JPH11504447A - Spatial magnetic inquiry - Google Patents

Spatial magnetic inquiry

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JPH11504447A JP8530098A JP53009896A JPH11504447A JP H11504447 A JPH11504447 A JP H11504447A JP 8530098 A JP8530098 A JP 8530098A JP 53009896 A JP53009896 A JP 53009896A JP H11504447 A JPH11504447 A JP H11504447A
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Abstract

(57)【要約】 磁気タグまたはマーカーと、それによってこのようなタグを照会することができるさまざまな技術とが開示される。1つの局面において、磁気マーカーまたはタグは、複数の別個の磁気活性領域を線形アレイに保持することを特徴とする。別の局面において、この発明は、予め定められた照会ゾーン内の磁気タグまたはマーカーを照会するための方法を提供し、タグは、高透磁性磁気材料を含み、この高透磁性磁気材料はたとえば、タグに磁気的に記憶されたデータを読取るか、またはタグの応答を用いて、その存在を検出および/または照会ゾーン内のその位置を決定するためのものであり、この発明は、照会プロセスが、(1)高透磁性磁気材料を飽和するのに十分な強度を有する磁界と、(2)ここで規定される磁界ナルとにタグを順次さらすステップを含む。このような技術の適用例が、とりわけ(a)タグが付着したものの識別、(b)手術用プローブの場所におけるような、高精度の位置決定および(c)各品物が、その性質および値段を表わすデータによってコーディングされたタグを保持する、購入品の合計計算に関連して説明される。 (57) SUMMARY A magnetic tag or marker and various techniques by which such tags can be queried are disclosed. In one aspect, a magnetic marker or tag is characterized by retaining a plurality of discrete magnetically active regions in a linear array. In another aspect, the invention provides a method for querying a magnetic tag or marker in a predetermined inquiry zone, wherein the tag comprises a highly permeable magnetic material, wherein the highly permeable magnetic material comprises, for example, Reading the data stored magnetically on the tag or using the response of the tag to detect its presence and / or to determine its position within the inquiry zone, the invention relates to an inquiry process. Includes sequentially exposing the tag to (1) a magnetic field having sufficient strength to saturate the highly permeable magnetic material, and (2) a magnetic field null as defined herein. Examples of the application of such techniques include (a) identification of attached tags, (b) high-precision positioning, such as at the location of a surgical probe, and (c) the quality and cost of each item. Described in connection with the calculation of totals for purchases, holding tags coded by the data they represent.

Description

【発明の詳細な説明】 空間磁気照会 本発明は実際的な技術の範囲内における磁気特性の実施に関し、磁気マーカー または識別タグに関連して空間磁気照会(interrogation )の新しい技術を用い る。より特定的には、しかし排他的ではなく、本発明は照会ゾーン内の磁気マー カーまたはタグの存在および/または位置を決定するための方法、磁気タグを識 別するための方法(たとえば、所与のタグを他のものと区別するためにその所与 のタグを識別する)、これらの方法を実施するためのシステム、このような方法 およびシステムで用いるための磁気タグ、ならびにこのようなタグにデータを記 憶し、かつこのようなタグからデータを後で遠隔に検索することに関する。 ここで用いられている「タグ」および「マーカー」の用語は互いに入替え可能 に用いられており、これは多くの異なる応用で用いることができ、さらにその磁 気的品質に応じて、(a)タグの存在(およびそのタグが付いている物の存在) または(b)タグの識別(およびそれが装着されている物の識別)を示し、また は所与の座標に対するタグ(およびそれが付いている物)の正確な位置を規定す るため、または(たとえば保護区域内に入るために、またはたとえば公的輸送網 での発券の目的のため)アクセスコードを与えるために、または一般的にある物 または1組の物を他の物と区別するために用いられる。 さらに、ここで用いられる「acフィールド」および「DCフィールド」の用 語は交流(ac)または直流(DC)を運ぶ電気的導体に関連する特性を有する 磁界を意味する。 この発明のタグ、方法およびシステムは上記で示したように多様な応用を有す る。これらは、在庫管理、発券、自動購入システム、作業進行のモニタリング、 セキュリティタギング、アクセスコントロール、偽造防止、および物体の位置( 特に[たとえば外科的措置におけるプローブ]用具の正確な位置付け)を含む( しかしこれらには限定されない)。先行技術 いくつかの受動データタグシステムが現在利用可能である。最も広く用いられ ているものは、バーコードとして知られている、光学的に読取られる線の印刷パ ターンに基づいている。このようなシステムのタグエレメントは、典型的にはた だのインクおよび紙であるので、コストが非常に低い。読取装置も相対的にコス トが低く、典型的にレーザビームの走査を用いる。多くの応用において、バーコ ードの実際の欠点は、読取装置とタグとの間に照準線が必要なことである。 照準線が可能でない応用においては、光学的伝送を用いないシステムが開発さ れている。最も人気があるのは、タグおよびイントロゲータエレクトロニクス間 の結合のために磁気誘導を用いる。これらは典型的に50kHzから1MHzの 周波数範囲における交番磁界で動作し、一般的に受取りおよび伝送機能を扱うた めに、さらにデータ記憶および操作を与えるために、集積電子回路(「チップ」 )を用いる。バッテリが必要になることを避けるために、チップのための電力は アンテナコイルによって受けとられる照会信号の整流によって得られる。伝えら れる電力を増加させるために、かつ不要な信号および干渉に対して区別するため に、コイルは照会信号搬送周波数の周波数においてキャパシタで共振される。こ の種類の典型的な製品は、テキサスインスツルメンツ社によって製造されるTI RISシステムである。 他のマルチビットデータタグシステムは、従来の高周波無線技術、または表面 音響波または磁気ひずみ現象に基づく技術を用いている。本発明 本発明はとりわけ新しい種類の受動データタグシステムの使用に関し、これは 非常に高い透磁率の磁気材料を少量用い、さらに照会のための走査された磁界を 用いる。磁気材料は薄いホイル、ワイヤまたは膜の形をとることができるので、 自己支持タグを形成するために基板に、たとえば紙またはプラスチック材料に、 直接結合できる。 代替的に、磁気材料はタグが付けられる物の構造の中に組込むことができる。 したがって、タグは磁気材料を物の表面に付ける、または磁気材料を物の本体内 に埋込むことにより、問題の物の本来の場所に形成されることができる。 本発明は「磁気ナル」を含む磁界を利用し、この「磁気ナル」の用語は磁界の 成分が所与の線方向においてゼロである空間の点、線、面または体積を意味する ものとして用いられる。この条件を満たすことができる空間体積は非常に小さく てもよく、正確な位置付けが決定される本発明の特定の実施例をもたらす。典型 的に、磁気ナルは比較的小さな線形範囲で現存する。磁気ナルがあるところでは 、所与の線形方向に対して直交する方向における磁界の成分は実質的であり得る (さらに多くの場合そうである)ことが理解される。本発明のいくつかの実施例 では、このような実質的な直交フィールドが望ましい。 磁気ナルを作成する1つの方法は反対の磁界源を用いることである。これらは 電流を運ぶワイヤのコイル、または永久磁石(小規模なシステムに適する)、ま たはコイルおよび永久磁石の組合せであり得る。1つのコイルまたは永久磁石が 用いられる場合、特定の方向に存在する磁気ナルを実施することも可能である。 大規模な応用では、磁界源は好ましくは直流を運ぶコイルである。 本発明は磁気ナルに対するマーカーの通過を行なうために、磁気マーカーと印 加された磁界との間の相対的運動を用いる。これは印加された磁界に対してマー カーを動かすことにより、またはマーカーを固定した位置に保持しながら磁界を その上でスキャンすることにより達成される。一般的に、本発明は(i)(磁気 ナルでの)0磁界、および(ii)高い一般的に飽和している磁界における、マー カーの磁気的態様の差を利用する。本発明のタグ 本発明の1つの局面に従って、線形アレイにおいて複数個の別個の磁気的に活 性な領域を持つことに特徴付けられる磁気マーカーまたはタグが提供される。別 個の磁気活性領域はたとえば紙またはプラスチック材料のような基板上に支持さ れる、または自分で支持され得る。代替的に、磁気エレメントは物品自体の製造 の際にその物品内または上に組込まれることができる。これは、たとえばそのも のが商品、たとえば在庫目的のためのタグを有する小売品である場合、またはそ のものがチケットまたはセキュリティパスである場合に適する。 上記のタグは高い透磁率を有する連続する帯で形成されることができ、その別 個の領域の磁気特性は永久的にまたは一時的に変化させられている。このような 工程は、高い透磁率を有する帯の選択された領域から始めることができ、一般に 磁気透磁性を取除くまたは減じることによってその磁気特性を変えるよう処理さ れ、または高い透磁率の磁気材料と非常に近接して位置付けられる、たとえばそ の上にまたは隣接して位置付けられる磁化可能ストリップがついている高い透磁 性材料のストリップであり、選択された領域が磁化されている。比較的簡単な実 施例では、各磁気活性領域は同じ磁気特性を有するが、より複雑な実施例では、 各磁気活性領域は異なる磁気特性を有することができ、それによって各々が独自 の磁気特性を有し、さらに独自の磁気識別およびシグネチャ(適切な読取装置に よって処理された場合)を有する多数のタグをアセンブルすることができる。 本発明はタグと印加された磁界との間の相対的運動を用いるので、タグ読取装 置からの出力信号の時間領域と、タグの磁気活性領域および磁気活性領域間のギ ャップ間の長さに関する大きさとの間に対応があることが理解される。この意味 において、活性領域およびその間のギャップは、光学バーコードのエレメント( 黒いバーまたは隣接するバー間の白いギャップ)と類似して機能する。これによ り、活性領域の磁気特性の変化性がタグの「識別」の一部を生成するのに用いら れることができるように、隣接する磁気活性領域間の線形スペースも用いること ができる。各々が独自の識別を有する、膨大な数のタグが本発明に従って作成で きることが理解される。 タグは磁気活性領域の線形アレイを有するものとして記載されているが、タグ は実際には2つ以上のこのような線形アレイを有し得る。これらは、互いに平行 にまたは互いに直交して、または所望の幾何学的配置で並べられる。このような タグの読取を簡単にするために、平行および/または直交するアレイが好ましい 。 本発明のタグを製造する適切な技術は従来のラベル(すなわち磁気マーカー) 製造において周知である。適切な磁気材料も周知でありかつ広範囲に利用可能で あり、好ましくは少なくとも103の外因的比透磁率を有する透磁性の高い材料 である。磁気材料の保磁性はタグの意図される用途に依存する。磁気材料は好ま しくは長くて薄い帯、または薄膜の形にあり、これらの形により主な内部減磁の 影響を回避する。適切なストリップ材料はたとえばバキュームシュメルツェ(Va cuumschmeltze )(ドイツ)、アライドシグナルコーポレイション(Allied Sig nal Corp.)(米国)、およびユニチカ(日本)のような商業的供給者から容易 に入手することができる。小売セキュリティタグ応用のために、現在IST社( ベルギー)によって大量に製造されている薄膜材料も本発明で用いるのに適する 。検出/識別方法 上記で定義したタグに加えて、本発明は磁気マーカーの存在を検出するおよび /またはこのようなマーカーを識別するための多様な役に立つ方法を提供する。 多くの場合、これらの方法は本発明のタグと関連して用いられていることが意図 されているが、これは本発明の方法の前提条件ではない。 本発明の第2の局面に従って、所定の照会ゾーン内の磁気タグまたはマーカー を照会する方法が提供され、タグはたとえばタグに磁気的にストアされたデータ を読取るために、またはその存在を検出するためにタグの応答を用いるために、 および/または照会ゾーン内のその位置を決定するために、高い透磁性を有する 磁気材料を含み、照会方法はタグを順次(1)十分な磁力を有する磁界にさらし て高い透磁性を有する磁気材料を飽和する、および(2)ここで規定される磁気 ナルにさらすステップを含むことに特徴付けられる。 好ましくは、磁気ナルは照会ゾーン内において所定の領域を前後に掃引する。 走査周波数(すなわち磁気ナルの掃引周波数)は好ましくは比較的低く、たとえ ば1−500Hzである。便宜的に、フィールドパターンは(a)前記磁気ナル が面内に存在する、および(b)飽和フィールドは前記面に隣接して起こるよう に配置される。 本発明の第3の局面に従って、所定の照会ゾーン内における磁気エレメントの 存在および/または位置を決定するための方法が提供され、磁気エレメントは所 定の磁気特性を有し、この方法は(1)前記照会ゾーン内において、磁気エレメ ント(飽和フィールド)全部を、またはその一部を飽和するのに十分な磁界があ る領域に隣接した0磁界(磁気ナル)の比較的小さな領域を含む磁気フィールド パターンを確立し、前記比較的小さな領域は磁気エレメントが通過している、ま たは通過することができる、または通過するべき領域と一致し、(2)前記磁界 および前記磁気エレメント間で相対的運動を引き起こして、前記磁気ナルが所定 の態様で磁気エレメントの少なくとも一部を横切るようにし、(3)前記相対的 運動の際に磁気エレメントがもたらす磁気応答を検出するステップによって特徴 付けられる。 本発明の第4の局面に従って、所定の磁気特性を有する磁気エレメントを識別 する方法が提供され、この方法は(1)磁気エレメントの少なくとも一部におい て磁気飽和を引き起こすのに十分な第1の磁界に磁気エレメントをさらし、(2 )次に磁気エレメントを0磁界(すなわち磁気ナル)の条件にさらし、0磁界は 相対的に小さな体積を占め、前記第1の磁界と隣接し、(3)印加された磁界と 前記磁気エレメントとの間に相対的運動を引き起こして前記磁気ナルが所定の態 様で磁気エレメントの少なくとも一部を横切るようにし、(4)前記相対的運動 の際に磁気エレメントがもたらす磁気応答を検出するステップによって特徴付け られる。 上記で規定している識別方法において、磁気エレメントは必要な磁気条件が生 成される照会ゾーン内で有利に横切るようになっている。 本発明は第5の局面において、予め定められた磁気特性を有する磁気エレメン トを識別する方法を提供する。この方法は以下のステップにより特徴付けられる ものである。(1)磁気エレメントを照会ゾーンに入らせる。照会ゾーンにおい ては、磁気エレメントまたはその一部を飽和させるのに十分な磁界がある領域( 飽和磁界)に隣接する0磁界(磁気ナル)の比較的小さな領域を含む磁界パター ンが確立されている。(2)磁気エレメントを飽和磁界を通して移動させて磁気 ナルに到達するようにする。(3)上記磁気ナルが予め定められた態様で磁気エ レメントの少なくとも一部を横切るように上記磁界と上記磁気エレメントとの間 に相対運動を生じさせる。(4)上記相対運動中結果として生じる磁気エレメン トの磁気応答を検出する。 磁気エレメントおよび磁界間の相対運動は、有利には磁気エレメント上方に印 加される磁界を掃引することによって発生し得る。その代わりとして、この相対 運動を、交番磁界を一般には静的な磁界パターンに印加することにより生じさせ ることができる。 上記の方法を実行する上で、磁気エレメントの好ましい実施例は、細長いもの であり、磁気ナルが上記磁気エレメントの主軸に沿い延在するように配置される ものであるか、または薄膜の形状であり、その場合磁気ナルが薄膜材料の磁気感 度の軸に整列して延在するように配置されるものであるかのいずれかが良い。 上に規定された方法において利用される磁界または磁界パターンは、極性が反 対である2つの磁界により確立することができる。これは、直流を搬送する1つ 以上のコイルを使用することによって、または1つ以上の永久磁石を使用するこ とによって、またはコイルおよび磁石を組合せることによって好都合にも可能と なる。 コイルを使用する場合は、コイルが実質的に定電流を搬送するように配置して 固定点において磁気ナルを維持するようにしてもよい。その代わりとしては、1 つまたは複数のコイルが予め定められた周期で変化する大きさを有する電流を搬 送し、磁気ナルの位置が予め定められた態様で振動するようにする。本明細書で はこれを「飛行するナル」として説明する。1つまたは複数のコイルと永久磁石 とが用いられるときに同様の配置を利用して飛行するナルを得るようにしてもよ い。 本発明のさらなる局面に従って、以下のステップにより特徴付けられる、磁気 エレメントの存在および/または位置を決定する方法が提供される。(1)磁界 を、磁気エレメントが位置するまたは位置すると予想される場所に印加する。こ の磁界は、磁界源により生じる2つの反対の磁界成分を含み、これは結果として 上記磁界源の中間の位置(この位置はわかっているものであるか、計算可能なも のである)でナル磁界(磁気ナル)を生じさせる。(2)上記磁界と上記磁気エ レメントとの間に相対運動を生じさせる。(3)結果として生じる、上記相対運 動中の磁気エレメントの磁気応答を検出する。 磁界および磁気エレメント間の相対運動は、DCフィールドに重ね合された比 較的振幅の小さな交番磁界を印加することにより可能であろう。一般に、このよ うな振幅の小さな交番磁界は、10Hzから100kHz、好ましくは50Hz から50kHz、最も有利には500Hzから5kHzの範囲の周波数を有する 。 ある実施例では、コイルは実質的に定電流を搬送し固定点で磁気ナルを維持す る。他の実施例では、コイルは予め定められた周期で振幅が変化する電流を搬送 し、そのため磁気ナルの位置は予め定められた態様で振動する。 本発明に従う方法では、磁気エレメントの磁気応答の検出は、印加されたAC フィールドの高調波の観測を含み、この高調波は、磁気エレメントが磁気ナルを 通過することによって磁化状態が変化して発生する。 上記のように、このシステムは0または非常に周波数の低い走査フィールド、 および50Hzから50kHzの範囲のHF(高周波)で動作する。これは、信 号が薄い金属ホイルを含む多くの材料を良好に透過することを考慮するものであ る。さらに、国際規定では、高磁界がこうした低周波数で伝送されることが認め られている。 本発明の好ましい実施例は、低周波の誘導性磁気照会を利用し、複雑で高価な タグを必要としない多ビットデータタグシステムを提供する。 本発明の他の局面に従って、物の特性、たとえば物の価格および/または物を 構成する商品の性質を示すデータにより、予め定められた物の組における個々の 物をコーディングおよび/またはラベル付けする方法が提供される。この方法の 特徴は、各物に、その物に特有のまたは同じ特徴たとえば物の価格またはその物 を構成する商品の性質を共有するその物とその他の物とに特有の、予め定められ た配置の磁気ゾーンを有する磁気タグまたはマーカーを与えることである。この 磁気タグまたはマーカーは、印加された磁界による照会を受けやすく、タグまた はマーカーの磁気特性を示すすなわち磁気タグまたはマーカーを有する物の性質 を示す応答を発生する。発明の基礎 さらなる実施例について説明する前に、適切なところで比較的簡単な実施例を 引用し、本発明のいくつかの基礎的な局面について述べることが役立つであろう 。 本発明の重要な局面は、以下で明らかにされるように、照会ゾーンにおいて生 み出される磁界の形式である。この磁界により、非常に小さな空間領域が照会さ れることができる。この磁界を発生するための手段を本明細書では以降「イント ロゲータ」とする。このイントロゲータはある簡単な形では、軸が一致するよう に配置された間隔が密である同一のコイルの対からなる。このコイルは、巻きの 方向が反対でありかつDC電流が通るように接続される。これによってコイル軸 において反対の磁界が発生するため、0磁界すなわち磁気ナルの位置が、コイル 軸に沿いコイルの中間で生じる。コイルにおける電流のレベルは、2つのコイル のいずれかの中心に配置された透磁性の高い磁気材料の小さなサンプルを多大に 飽和させるようなものである。非常に振幅の小さなAC電流がまた、2つのコイ ルを通して反対方向に流れるようにされるため、ACフィールドにより生じる総 和はコイルの間の中間で発生する。これは、接地の戻りを伴い、2つのコイルの 接合部に適切な電流源を接続することによって容易に可能である。このAC電流 の周波数は一般的には約2kHzであるが、この値は重要ではなく、適切な周波 数は広範囲にまたがっている。このAC電流は、磁気タグと相互作用し検出可能 な応答を発生する照会フィールドを生じさせる。このAC電流の他の効果は、0 磁界すなわち磁気ナルの位置がごくわずかだけコイル軸に沿う中間の位置あたり で発振するようにすることである(これは何らかの非常に大きな偏位よりもむし ろウォブルまたは発振である)。 加えて、さらなる低周波のAC電流をコイルに与えて、低周波の走査フィール ド(0であり得る)を発生させることができる。この走査フィールドの周波数は (存在するときには)、比較的周波数の高い照会フィールドの多くの周期が、磁 気ナル領域がタグの上方を通過するときに発生するのに十分低くなければならな い。一般的には照会フィールドの周波数(ωa)の走査フィールドの周波数(ωb )に対する比率は、100:1のオーダであるが、この発明の動作に有害な影響 を与えることなく、かなり広範囲にわたって変化させることが可能であることが わかるであろう。 1つの透磁性の高い磁気材料を含むタグを、磁気0の面の発振が生じるところ の下方の領域を通してコイル軸に沿い通過させるとき、このタグは始めはDC磁 界により完全に飽和させられるだろう。次にゼロ磁界領域を通過するときにその B−Hループの上方で一時的に駆動されるだろう。最後にもう一度飽和させられ るであろう。磁気材料が「活性」であるところが上方にある領域、すなわち磁気 変化を受けている領域は物理的には小さく、DCフィールドの振幅、ACフィー ルドの振幅、および磁気材料の特徴によって決定される。この領域は容易に大き さを1mm未満とすることができる。交番磁界のレベルが、タグにおける磁気材 料を飽和させるのに必要なものを大きく下回っているならば、AC信号の高調波 は、タグが、イントロゲータフィールドの0磁界領域に入り、変化するフィール ドに応答する際に発生させるだろう。タグは狭い0磁界領域にまたがっているた め、そのB−Hループの線形部分で駆動され、基本的な照会周波数のみを発散す ることにより相互作用するであろう。したがって、タグが0磁界領域から離れる ときには、再び高調波の照会フィールド周波数を発するであろう。0磁界領域で 発生される磁界に対する感度が高くなるように配置されるがイントロゲータコイ ルに直接結合しないレシーバコイルは、このような信号のみを受取るであろう。 タグがコイル軸に沿い通過する際のこの信号の時間に伴う変化により、0磁界領 域を通る磁気材料の両端の通過が明らかに示される。 照会ゾーンは非常に狭い可能性があるため、個々の磁気材料は、ごくわずかな 距離だけ離されている隣接するものから区別可能である。当然、この磁気材料は 、タグが意図される特定的な応用例に合うように選択される。適切な磁気材料は 以 下に述べるように市場で入手できるものである。 ラベルの軸に沿い設けられた多数のゾーンまたは多数の磁気材料を含むタグを 考慮するならば、各ゾーンまたは各磁気材料が0磁界領域を通過するにつれて、 その存在および両端の位置を検出できることが理解されるだろう。そうすれば、 個々のゾーンまたは個々の磁気材料の長さおよび間隔を用いて特定的なコードの シーケンスを表わすことは簡単なことになる。多数の異なるコーディング方法が 可能であり、1つの効率的な配置は、データがコードにおけるラインの間隔およ び幅により表わされる、光学式バーコードに対して用いられるコーディング方法 と同様のものを使用することである。 上記のシステムは、単軸タグ(たとえば長さに沿い磁軸を有する異方性材料の ワイヤまたは薄いストリップ)がコイルアセンブリを通して物理的に移動すると きにその単軸タグを走査することを考慮している。タグおよび照会フィールド間 の相対運動は、フィールドを静止させタグを移動させるまたはその反対にして可 能である。必要ならば、この方法を自己走査とし、たとえばDC駆動電流を2つ のイントロゲータコイルに変調することにより、0磁界領域がコイルの軸の適切 な部分を走査するようにして静止しているタグの照会ができる。この発振の大き さは少なくとも、タグの最大寸法に等しいものとする必要があり、好ましくはか なり大きくすることによって照会ゾーンにおける正確なタグの位置決めの必要性 を回避しなければならない。 元のものに直交する2つの軸に配置されるさらなるコイルを用いることによっ て、無作為の配向のタグを、順次的なフィールド走査により読取ることができる 。これは、3つの面からの信号の相関関係の多大な複雑さを含むが、利用できる 空間分解能が非常に高いため、共通する照会体積に同時に存在する多くのタグを 読取ることができる。これは、日常の小売販売品のタグ付けといったような応用 例には非常に有効であり、たとえば売場(POS)での買物のバッグの自動価格 合計計算を可能にするであろう。このように、この発明は、物の価格のラベル付 け、および売上高の計算を行なう(在庫関連データ処理を用いまたは用いずに) 売場(POS)システムに適用できる。 単純な線形のタグの大きさは、個々のエレメントの長さ、その間隔、および必 要なデータビットの数に依存する。バキュームシュメルツェ(独)およびアライ ドシグナル(米)といった供給者から入手できる、「回転溶融」合金ホイルなど の、市場で入手できる透磁性の高い材料のストリップを用いると、使用できる個 々のエレメントの最小の長さは、おそらく数ミリメートルのオーダである。その 理由は、非常に高い固有透磁性(一般には105)よりむしろ形状の要因が、外 因性透磁性に勝っており、長さが短い場合満足のゆく動作に対しては透磁性が不 十分なためである。 この理由のため、透磁性の高い磁気材料の非常に薄い膜を使用することが魅力 的である。非常に薄いとすれば(理想的には1μm未満)、高い透磁性は維持す るようにして、面積がわずか20mm2以下の小さな二次元の片(正方形、ディ スク他)に切断することができる。こうすることによって、市場で入手できる高 透磁性のホイルから製造されるエレメントの場合に可能な長さよりも短い長さの タグが可能となる。適切な薄膜材料はIST(ベルギー)より市場で入手できる 。 このプログラミングのタイプを拡大させて、小売セキュリティシステムにおい て警報を発生する複合タグを防止するのにもまた使用できる(このような警報は 窃盗を間違って示すものであり、小売業者および購入者双方を当惑させるもので ある)。もしタグの異なる領域が異なる静的フィールドレベルでバイアスされる ならば、小売のセキュリティシステムを通過する際に異なるときに信号を発生す るであろう。これは、このようなシステムにおけるラベルシグネチャを複雑にし 、警報の発生を防止するであろう。本発明では、読取システムにより、このよう な磁気のバイアスにより生じる時間シフトされた信号を扱うことが可能になる。 上記においてタグコーディングについて、物理的に離された磁気エレメントを 基礎として説明してきた。しかしながらエレメントを物理的に離すことは重要で はなく、データをタグにプログラミングすることは、選択された領域において連 続する磁気エレメントの高透磁性を壊すことにより可能である。これはたとえば 、非晶質合金の再結晶温度を上回るまで局所的加熱を行なうことにより、または 材料の打抜きもしくは細工により可能である。さらに重要なことは、中間的また は高い保磁力の磁気材料からなる隣接するバイアスエレメントにストアされた磁 気パターンにより、高透磁性材料の連続エレメントの領域を磁気的に孤立させる 能 力である。このような複合タグは、適切な磁気記録ヘッドを用いてバイアスエレ メントに磁気パターンを書込むことにより簡単にコーディングできる。必要であ れば、タグを消去(ACフィールドで消磁することにより)し、新規のデータで 再プログラミングすることができる。 上記の方法はまた、二次元でデータをストアするタグに対して動作するように 拡張できる。これは、さらにコンパクトなタグを考慮する。なぜなら、非常に好 都合な形式であると同様、薄膜の断片のN×N配列からなるタグは、同じ数の断 片の線形的な配列よりもコーディングの潜在能力がはるかに高いからである。こ の理由は、所与の領域において設定可能なさらに多くの独自の断片の相互関係が あるためである。さらなる実施例 位置感知のための空間磁気走査の使用 データタグを読取るための照会空間に加えて、0磁界の面を空間中に移動させ る(または、物を面中に移動させる)この新しい技術は、透磁性の高い材料の小 さいアイテムについての正確な位置情報を与えるために用いられ得る。 したがって、別の局面に従うと、この発明は、物体の正確な位置を判断する方 法であって、(a)透磁性の高い磁気材料の小片を物体に固定するステップと、 (b)上述の物体が配置される領域に、磁界源によって発生され、上述の磁界源 の中間の位置にナル磁界を生じる、2つの反対の磁界成分を含んだ磁界を印加す るステップと、(c)上述の領域に低振幅かつ高周波の照会フィールドを印加す るステップと、(d)ナル磁界の位置を予め定められた移動範囲において前後に ゆっくりと掃引させるステップと、(e)上述の印加された磁界と上述の磁気材 料の小片との間の磁気相互作用を観察するステップと、(f)上述の磁気相互作 用の検討と、上述の印加された磁界および上述の磁気材料の小片に関連した既知 の磁気パラメータとから物体の位置を計算するステップとを含むことを特徴とす る方法を提供する。都合のよいことに、透磁性の高い磁気材料の小片は薄いホイ ル、ワイヤまたは薄膜の形態である。 この発明のこの局面は、その位置が測定されるべきである物体が外科用器具、 たとえば外科用プローブまたは針である場合に特に興味深い。この発明はたとえ ば手術中の外科用プローブの位置を正確に判断する。 この技術は比較的限られた体積内における非常に小さいマーカの正確な位置に ついて理想的であり、これは多数のマーカを別個に分解できる。これはまた外来 の金属物体に対して低い感度を示す。 磁気タグまたはマーカは典型的に、EASタグにおいて用いられるものに類似 した1cmの長さ(所望であればより長い)の無定形ワイヤ(非腐食性、90ミ クロン以下の直径)であり得るか、または、適切なプロセス発展では、柔らかい 磁気材料の薄層でスパッタコーティングされた短い長さ(たとえば1cm)の針 であり得る。 患者の頭部の周囲で用いられると、説明されるマーカでの0.1mmの分解能 が達成できる。校正についての何らかの措置がとられ、他の磁気材料が用いられ るならば精度がこの値に近づく可能性もあるが、最適な性能のためには、頭部に 近い、硬いが開いた構造が望ましい。用いられる磁界レベルは日常的な磁石(た とえば台所のドアの留め金など)によって発生されるよりも低い。 この技術は特に、プローブの位置を三次元かつ高い精度でつきとめることが必 要である脳外科に適用される。したがって、この発明に従って小さい磁気マーカ をこのようなプローブまたは針の上に用いることが可能である。この場合、主要 な利点はマーカからの信号が適切なときに検出および分解されればよいだけであ ることであり、分解能は0磁界面の位置によって決定され、検出されたマーカ信 号の信号対ノイズ比によって決定されるものではない。このため、用いられるマ ーカは非常に少なくなる。 単一の軸位置センサが上述されたタグ読取システムと類似した1組のコイルで 実現される。これは、DC磁界勾配を発生するためにDC電流を運ぶ1組の反対 のコイルと、DC磁界が0に近い小領域においてマーカを飽和状態に対して出し 入れするために比較的均一な低レベルAC磁界を印加する手段と、0DC磁界の 面の位置を照会されるべき体積の周囲に移動させるよう、可変の強度および極性 の比較的均一なDC磁界を印加する手段とを含む。 異方性マーカ、すなわち、優先的な磁軸を有したものが磁界をその長さに沿っ て分解する。このようなマーカはたとえば、磁気材料の長くかつ薄いエレメント を用いることによってか、またはさらに低いアスペクト比を有する磁気材料の区 域の適切な処理、たとえば、回転溶融された磁気材料の一般に長方形のパッチを 長手方向にアニールすることによって得ることができる。検討される単一の軸位 置センサの場合、自由度は5つある(x、y、zおよび2つの角(軸を中心とす るマーカの回転は影響を及ぼさない))。3つの直交した完全な組のコイルがコ イルの組の各々において順に均一なDC磁界の3つの走査を行なうことによって 十分な情報を獲得できる。第1の走査は他の組からの磁界がないものであり、第 2の走査は他の組の1つからの均一なDC磁界でのものであり、第3は他の組か らのDC磁界でのものである。これは全体で9つの走査を与え、これらは以下の 表におけるように表わすことができ、そこで磁界源はa、bおよびcとして識別 され、走査は1−9の番号を付けられる(走査順序は重要ではない)。 各走査から必要とされる唯一の情報はその走査におけるマーカからの高調波出力 の中心の位置である。次に、これら9つのDC磁界値はマーカのxyz−シータ −ファイ座標に変換できる。まず、頭部がコイルの中に入れられる前にシステム は単に所望の位置のマーカを保持することによって用いられることができ、次に 、頭部がコイルに配置されると、マーカは同じ信号が得られるまで移動され得る 。 関心のある領域を走査するのに必要な時間がより少ないという利点を有する順 次照会の代替例は、関心のあるすべての方向を走査するように磁界勾配を連続し て回転させることである。これは適切な連続波形で3組のコイルを駆動すること によって、達成できる。たとえば、x、yおよびz面におけるコイルが以下の式 によって与えられる電流Ix、IyおよびIzで駆動されるならば適切な走査フィ ールドが生じる。 Ix=cosωat(Acosωbt−sinωbt.sinωct) −sinωat.cosωct Iy=sinωat(Acosωbt−sinωbt.sinωct) +cosωat.cosωct Iz=Asinωbt+cosωbt.sinωct ここで、ωa=印加された磁界の回転の全体の周波数 ωb=ナル走査周波数 ωc=照会周波数 A =振幅比 ωb:ωc これらのパラメータの典型的な値(限定的でない)は以下のとおりである。 A =10; 周波数比 ωa:ωb=1:10; そして 周波数比 ωb:ωc=1:400図面の説明 この発明はここで添付の図面を参照して説明される。 図1は、この発明のタグ読取システムの基本エレメントを示す。 図2は、図1の配列で所望の磁界パターンを発生する1つのモードを示した回 路図である。 図3は、タグの磁気応答を図1の読取システム内のその位置に関連付ける。 図4は、磁気ナルが永久磁石で生じる場所を示す。 図5は、所望の磁界パターンを発生するためにコイルおよび永久磁石を利用す る、この発明の実施例を示す。 図6は、所望の磁界パターンを発生するために1対の永久磁石を利用する、こ の発明の実施例を示す。 図7は、所望の磁界パターンを発生するために、コイルを備えた環状アレイに 配置された複数個の永久磁石を利用する、この発明の実施例を示す。 図8は、この発明に従ったタグイントロゲータの1つの実施例の概略回路図で ある。 図9は、この発明に従ったタグの選択を示す。 図10は、外科手術に適用されるようなこの発明の実施例を示す。 図1を参照すると、概略的な配列が示され、ここでタグ1は2つのコイルTx 1およびTx2の中間に位置決めされる。タグは図9aに示される型のものであ り、すなわち、各々が透磁性の高い磁気合金材料、たとえば約105の固有透磁 率を有するバキュームシュメルツェ6025回転溶融リボンである複数個の磁気 エレメントを有した簡単な線形タグである。図1に示されるエレメントに関連し たさまざまなパラメータについてのこの説明で与えられる値が単に例のために与 えられたものであり、1つの有益な実施例を示すものであることは読者によって 認識される。これらのパラメータの単位はシステムの全体の大きさとその意図さ れる機能とに従って必然的に変化する。タグの分離した磁気活性領域を構成する 磁気エレメントは10mm×1mm×25ミクロンの寸法を有し、隣接したエレ メント間の間隔は1mmである。2つのコイルは約20cmだけ間隔を空けられ 、各々は典型的には45cm×45cmの正方形の形状に巻かれた0.56mm の銅ワイヤの450回転分を含む。各コイルは6オームの抵抗と100mHのイ ンダクタンスとを有する。コイルTx1およびTx2の各々は直流を運び、そ の上にはより小さい交流が重ねられ、典型的に、直流は3Aのオーダであり 、重ねられた交流は50mAのオーダである。交流は比較的高い周波数、典 型的には約2kHzである。 上述されたようなシステムでは、2つのコイルにおける交流および直流は磁界 パターンを発生し、そこで、2つのコイルに平行にそれらの中間の面にある点で 矢印の方向に磁気ナルが存在する。図1では、この中間面のx座標およびy座 標はそれぞれ線2および線3によって表わされる。 この発明の磁気タグが、方向に、一般には2つのコイルの中心点の間に規定 される長手軸に沿って移動して、図1に示される2つのコイルを通過させられる ならば、これは座標2および3によって規定される中間面において磁界極性反転 を経験する。磁界の極性に変化が生じるのは、図1の肉太の矢印によって示され るように、DC電流が第1のコイルではある方向に流れ、別のコイルでは反対の 方向に流れるためである。中間面において、第1のコイルに流れる直流によって 発生された磁界成分は、他のコイルに流れる直流によって発生された磁界成分を ちょうど相殺する。 タグが第1のコイルの中心を介して移動するときに、これはその磁気的に活性 したエレメントを飽和させるに足る高磁界を経験し、磁界強度が中間面に向かっ て移動する際に低下すると、磁気材料はそのヒステリシス曲線によって示される ように低下する磁界によって影響される。磁気ナルの近傍では、タグの磁気エレ メントの磁化方向が逆転する。 図1に示される比較的高い周波数の交流iはコイルTx1およびTx2の各々 において同一である。 交流は上述されたように広い範囲の周波数を有することができ、図1の配列で の典型的な動作値は約2kHzである。この比較的低い振幅の交流の効果は、座 標2、3によって規定される中間面を2つのコイルの中心点の間に規定される長 手軸に沿う幾何学的な中心点を中心として発振させることである。言い換えると 、磁気ナルを含む面は交流の周波数で小さい空間的領域において前後に発振また はウォブルする。 図2は、AC磁界と組合された反対のDC磁界を与えるための簡単な回路を示 す。キャパシタC1はAC駆動周波数でコイルTx1およびTx2のインダクタ ンスにより共振するように選択され、これらコイルの各々は6オームの抵抗と1 00ミリヘンリーのインダクタンスとを有する。C1のための典型的な値は0. 1μFである。C2はAC駆動周波数で有効な短絡として作用するように選択さ れたキャパシタであり、このコンポーネントのための典型的な値は22μFであ る。DC電源は典型的に3アンペアで30ボルトを与え、AC源は典型的に2v rmsで2kHzの周波数において交流を与える。 図3は、単一の磁気エレメントの磁化が図1のコイルTx1およびTx2の間 に規定された磁界パターン内の異なった位置で時間とともにいかに変化するかを 示す。容易に例示するために、磁気ナルを含んだ面の発振は肉太のダブルヘッド によって表わされ、限界面5および6の間の中心点は破線7によって表わされる 。図3の右側の位置では、印加されたAC磁界が正(H+)の磁界値と負(H-) の磁界値との間で時間とともに変化して示される。印加されたAC磁界のグラフ の下では、磁気エレメントのネット磁化が位置1、位置2などとして左側に示さ れた5つの幾何学的位置の各々において時間とともにいかに変化するかを示す5 つのグラフがある。面5および6は磁界の極性の逆転が生じる領域の限界を規定 する。実際問題として、面5と面6との間の間隔は典型的には1mmのオーダで あり、所与の磁気材料では、この距離はコイルにおけるAC電流および/または DC電流の振幅を変化させることによってある範囲内で随意減少または増加でき る。 磁気エレメントは常に、面5、6および7に直交する線形磁軸を有する。 位置1において、磁気エレメントの端部は面6に隣接し、この状態においては 磁気エレメントは常に、正の磁界を経験し、そのネット磁化は時間によって変化 しない。位置2において、エレメントの先端は中間面7に到達する。しかし、磁 気材料のうち多くは依然として限界面6の外側にある。したがって、ナル面は磁 気材料の一部としか相互作用することができず、この結果、時間によって変化す るネット磁化は、示される反復パターンを有し、すなわち、直線の正の値の部分 を有し、この後、0の方に下がり、その後その元の正の値まで上がる、一般的に は正弦波形のアークを有する。 位置3において、磁気材料は中間面7に対して対称に位置付けられる。ここで 、ネット磁化対時間のプロットは、印加AC磁界の周波に対応する周波を有する 正弦波を含む。位置4において、磁気エレメントの大部分は常に負の磁界を経験 し、エレメントのうち小さな部分は極性逆転を経験し、これにより、示されるよ うなネット磁化対時間のプロットが得られる。位置4が実際には位置2の反転で あることは、これらの2つの位置の磁化プロットの関係に反映されており、位置 4に関するプロットは実際には位置2に関するプロットの鏡像であるが、曲線部 分が時間的にシフトしていることがわかるであろう。 最後に、位置5において、すべてのタグが負の磁界を経験し、タグの部分で磁 界極性の逆転を経験する部分はない。したがってネット磁化は時間によって変化 せず、示されるような一定の負の値である。 このような磁気エレメントを含むタグがコイルの軸に沿って0磁界領域を通過 する時、それは始めはDC磁界によって完全に飽和することとなる。次に、タグ は、0磁界領域を通過する際に、そのB−Hループ上に駆動される。最後にそれ は再び飽和することとなる。磁気材料がその上を移動する部分は「活性」であり 、すなわちこの部分は磁気変化を経験し、物理的には小さく、かつDC磁界の振 幅、AC磁界の振幅および磁気材料の特性によって決定する。この領域の大きさ を1mm未満にすることは容易に可能である。交番磁界のレベルが、タグの磁気 材料を飽和するのに必要なレベルよりも十分に低ければ、タグが0磁界領域(位 置1から2)に入り、変化する磁界に応答すると、タグによってAC信号の高調 波が 発生することとなる。狭い0磁界領域(位置3)にタグが跨がると、タグはその B−Hループの線形部分上に駆動され、かつ基本的な照会周波のみを発散するこ とにより相互作用する。次に、タグが0磁界領域を出ると(位置4から5へ)、 それは再び照会フィールド周波の高調波を発生することとなる。 レシーバ(Rx)コイルであって、0磁界領域に発生した磁界に対して感度が 高くなるよう配置されるが、イントロゲータ(Tx)コイルに直接結合されない ものは、これらの信号のみを受取ることとなる。このような構成は、低相互結合 を有するよう物理的に配置された別個のTxおよびRxコイルを用いるか、また は(TxおよびRxの機能の両方を有する)単一のコイルを、TxおよびRx経 路において適切にフィルタリングすることを伴って用いることにより達成するこ とができる。コイルの軸に沿ってタグが通る時間による、この信号の変化により 、0磁界領域を通る磁気材料の両端の通過が明らかに示される。 タグと、それが経験する磁界との間のこのような相互作用の結果は図3bに示 される。ここでは、磁気ナルが発振する領域4が縮小して示され、番号付の・は 位置1から5の各々におけるタグの中間の場所を表わす。(印加周波の第2の高 調波によって示される)タグによる高調波信号の発生は、タグが、限界面5およ び6によって規定される領域、すなわち磁界極性逆転が起こるゾーンに入る位置 において明らかである。システムが対称であるため、単一の磁気エレメントによ り2つのピーク8aおよび8bが生ずることとなる。これは、位置2および4が 冗長であることによる。 次に図4を参照して、単純な棒状磁石によって存在する力の線(すなわち磁気 の形状)が示される。棒状磁石の縦軸と交差し、紙面に直交する面X−Yによっ て磁気ナル面が形成される。したがって、ナル面に対して直交するように配置さ れた感度の高い磁軸を有する磁気エレメントは経路A−Bまたは経路C−Dのい ずれかを横切る際に磁気ナルを経験することとなる。このため、このような磁気 タグの存在を検出するか、またはこのようなタグによって伝えられる情報を読取 るために、照会システムの部分として、単純な棒状磁石を用いることができる。 第2の高調波信号を発生することにより、タグ検出システムの基礎を成すこと ができる。タグが、単なる単一の磁気エレメントではなく、n磁気エレメントの 線形アレイを含むならば、タグから出力される第2の高調波は2つのピークを 含むこととなり、各々のタイプは図3bに示される。磁気エレメントのサイズお よび磁気特性が全く同じである場合には、ピークは同じプロファイルを有するこ ととなり、各ピークにより、一定の領域のエンベロープが規定されることとなる 。個々の磁気エレメント間のスペースにより、振幅対時間のプロット上の、2つ のピークの相対的な位置が影響を受けることとなる。たった今述べたこのような 単純なタグの使用にこの発明が制限されないことが認められるであろう。異なっ たサイズおよび磁気特性を有し、かつ磁気タグの長さに沿って不均一なスペース を有する磁気エレメントを用いることにより、より複雑な信号パターンが生ずる こととなるが、これらのパターンは、所与のタグ構築の特性である。数、磁気特 性および一連の磁気エレメントの位置を変化することにより、多数の磁気タグで あって、それらの各々がそれ自身に特有な特性を有し、それゆえに、図1から3 のシステムに関連して用いられる場合に、特有な信号を発生し得るものを製造す ることが可能である。 さらに、この発明は、与えられた交番周波の第2の高調波を観察することに限 られないことが認められるであろう。この特定的な高調波は例示の目的で選択さ れている。なぜなら、全く(またはごく僅かしか)第2の高調波内容を有さない 伝送信号(Tx出力)の発生は比較的容易であるため、Tx信号とタグの応答と を十分に区別することが可能であり、さらには、この周波数は、タグから出力さ れた高調波エネルギの合計のうち比較的大きな割合を占めるからである。 次に図5を参照して、この発明に従った単純なタグリーダの概略的な構成が示 され、このリーダは永久磁石10と、磁石の1つの面に隣接して置かれたコイル 11とを用いる。この実施例において、読取られるタグが、コイル11を通る経 路C−Dまたはコイル上の経路A−Bに沿って通過し得る。タグは、それらの磁 軸がタグの移動方向に整列するよう配向されなければならない。図5において、 示されるように、磁気ナル面は12に位置付けられる。 次に図6を参照して、磁軸が整列して位置付けられた2つの永久磁石と、互い に対向する似たポールとの使用が示される。このような構成により、ナル面13 が生じ、必要な、タグの移動方向が矢印14で示される。ここでもまた、タグの 磁軸は移動方向と整列しなければならない。図7は、磁気ナル面を発生するよう 複数の永久磁石を用いるタグリーダヘッドの簡単な実施例を示す。示されるよう に、ポリマー結合された10個のフェライト磁石が、内向きに向かい合う似たポ ールを備えて環状アレイに配置される。示されるように、共通の伝送/受取コイ ルL1が磁石の環内に置かれる。タグは、マグネットのループの中心においてナ ル面を通過する際に読取られる。 次に図8を参照して、この発明に従った照会システムの1つの実施例が示され る。これは、単一コイルL1を所望の磁界パターンを発生するトランスミッタ( Tx)コイルおよびレシバ(Rx)コイルの両方として作用するよう用いること に基づく。このシステムは、タグの検出/識別のための基準としてタグの、第2 の高調波出力を用いる。回路コンポーネントC1およびL2は周波数2fにおい て共振トラップを形成して、Tx出力においてこの周波の信号を非常に低いレベ ルまで下げ、C2は周波数fにおいてL1と共振し、さらにコンポーネントC3 、C4、L1およびL3はフィルタを形成して、伝送された周波数fにおける信 号を拒絶しながら、周波数2fにおいて、必要な信号をタグから通過させる。 この回路から得られた出力はローパスフィルタを通ってアナログデジタル変換 器(ADC)へ、その後デジタル信号プロセッサに送られる。これらのコンポー ネントおよび特に信号プロセッサは照会装置の、意図される用途に適合するよう 構成されるであろう。信号処理の性質およびそれが達成される手段はすべて従来 の技術であるため、ここではさらに説明しない。 図9は、この発明に従った磁気テープの基本的な構造を示す。図9aはタグ1 00を示し、このタグ100は(たとえば紙またはプラスチック材料の)支持媒 体101と、磁気活性領域102、103、104、105および106の線形 アレイとを含む。各磁気活性領域は、(たとえばバキュームシュメルツェ602 5である)高透磁性磁気材料のパッチから形成され、この磁軸はタグの長さに沿 って整列する。各パッチの面積は約10mm2であり、基板101に接着して固 定される。 パッチ101から105の大きさおよび磁気特性は同じであり、かつ均一にス ペースをあけられたギャップ110、111および112はすべて同じである。 しかしながら、113において点線で示される位置において1つのパッチが欠け ているかのように、パッチ105と106との間のギャップは大きい。 タグ100は、111101とコーディングされた6ビットタグとして働く( 0は領域113である)。 機能的に等しいタグ120は基板121から形成され、これは磁気エレメント 122から126を保持し、かつ「ギャップ」127を有する。この実施例にお いて、磁気エレメントは(たとえばバキュームシュメルツェ6025である)高 透磁性磁気材料のストリップまたはワイヤの形であり、典型的には長さが約5m mであり、幅が1mmであり、厚さが約15ミクロンである。 図9bは6ビットのラミネートタグ130の代替的な構成を示す。このタグは 図9aにおけるように111101にコーディングされている。ここで、連続層 または(ワイヤ、ストリップ、薄膜またはホイルの形態である)高透磁性磁気材 料131の長さおよび基板133は、それらの間に磁気バイアス層132を挟持 する。バイアス層は予め定められた領域において磁化され、この領域は134、 135、136、137および138で示される磁気活性領域を発生するよう、 上にある高透磁性材料に影響を及ぼす。領域139は活性ではないため、0の磁 界をなす。図8のような照会システムによって読出されると、タグ100、12 0および130によって発生した出力が図9dに示されるものとなる。 より複雑なタグが図9cに示される。ここでは、磁気活性領域の、一連の平行 な線形アレイが存在し、これらは4×4のアレイを発生し、ここでは磁気活性領 域が存在する(「1」としてコーディングされる)か、または存在しない(「0 」としてコーディングされる)。 図10は、手術の用途のためにこの発明に従って用いられる、3組のコイルの 一般的な構成を示す。3組のコイルはすべて互いに直交する向きに配置されて、 キャビティを規定し、このキャビティの中には患者の頭部200が位置付けられ 得る。第1のコイル組はコイル201aおよび201bを含み、第2の組はコイ ル202aおよび202bを含み、第3の組はコイル203aおよび203bを 含む。図面において、2つの手術用プローブ204および205が、患者の頭蓋 内に位置付けられて概略的に示される。プローブの各々はその末端に、たとえば 上記の図9に参照して説明されたような磁気タグ206および207を有する。 タグの磁気エレメントは(拡張データの保持というよりも)その存在に関する情 報を与えるためにのみ必要であるため、比較的単純なタグが好ましい。高透磁性 磁気材料の、単一の磁気エレメントがプローブの先端に置かれるだけで十分であ る。先に詳細に説明した態様でコイルが動作する。この発明によって、プローブ の両端の位置を高精度で決定し、複雑な種々の手順を、正確に、かつ正常な組織 への損傷を最少にするよう実施することが可能である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION                               Spatial magnetic inquiry   The present invention relates to the implementation of magnetic properties within the scope of practical technology, Or use a new technology of spatial magnetic interrogation in connection with identification tags You. More specifically, but not exclusively, the present invention relates to a magnetic marker in an inquiry zone. A method for determining the presence and / or location of a car or tag; Methods to distinguish (eg, a given tag to distinguish it from others) ), A system for implementing these methods, such a method Tags for use in systems and systems, as well as recording data on such tags. And remotely searching for data from such tags later.   The terms "tag" and "marker" used here are interchangeable Which can be used in many different applications, and (A) The presence of a tag (and the presence of an object with that tag), depending on the mood quality Or (b) indicating the identity of the tag (and the identity of the object on which it is attached); Specifies the exact location of the tag (and the one with it) for a given coordinate Or (for example, to enter a protected area or, for example, a public transport network To give an access code, or generally something for ticketing purposes at Or it is used to distinguish one set of things from another.   Further, the terms “ac field” and “DC field” used herein are used. Words have properties associated with electrical conductors that carry alternating current (ac) or direct current (DC) Means magnetic field.   The tags, methods and systems of the present invention have a variety of applications as indicated above. You. These include inventory management, ticketing, automated purchasing systems, work progress monitoring, Security tagging, access control, anti-counterfeiting, and object location ( In particular, [e.g. the exact positioning of the tool]. However, it is not limited to these.)Prior art   Several passive data tag systems are currently available. Most widely used What is known as a bar code is a print pattern of optically readable lines. Turn based. The tag element of such a system is typically Because it is ink and paper, the cost is very low. The reader is also relatively costly Low, typically using laser beam scanning. In many applications, Barco The real drawback of the card is that it requires a line of sight between the reader and the tag.   In applications where line-of-sight is not possible, systems without optical transmission have been developed. Have been. The most popular is between tags and introgator electronics Use magnetic induction for coupling. These are typically 50 kHz to 1 MHz Operates in an alternating magnetic field in the frequency range and generally handles receive and transmit functions Integrated electronic circuits ("chips") to provide additional data storage and manipulation ) Is used. To avoid needing a battery, the power for the chip is Obtained by rectification of the interrogation signal received by the antenna coil. Tell To increase power and to distinguish against unwanted signals and interference First, the coil is resonated with a capacitor at the frequency of the interrogation signal carrier frequency. This A typical product of the type is a TI manufactured by Texas Instruments. RIS system.   Other multi-bit data tag systems use traditional high-frequency wireless technology, or surface A technology based on acoustic waves or magnetostriction is used.The present invention   The invention particularly relates to the use of a new kind of passive data tag system, Use a small amount of magnetic material with very high permeability, and use a scanned magnetic field for inquiry. Used. Since magnetic materials can take the form of thin foils, wires or films, On a substrate, for example on paper or plastic material, to form a self-supporting tag, Can be combined directly.   Alternatively, the magnetic material can be incorporated into the structure of the object to be tagged. Therefore, the tag attaches magnetic material to the surface of the object or places the magnetic material inside the body of the object. By embedding in the object, it can be formed in the original place of the object in question.   The present invention utilizes a magnetic field that includes "magnetic nulls," and the term "magnetic nulls" Means a point, line, surface or volume of space whose components are zero in a given line direction Used as a thing. The space volume that can satisfy this condition is very small May result in a particular embodiment of the present invention where the exact positioning is determined. Typical Typically, magnetic nulls exist in a relatively small linear range. Where there is a magnetic null , The component of the magnetic field in a direction orthogonal to a given linear direction can be substantial It is understood that this is the case more often. Some embodiments of the present invention Thus, such substantially orthogonal fields are desirable.   One way to create magnetic nulls is to use an opposite magnetic field source. They are A coil of wire carrying current, or a permanent magnet (suitable for small systems), or Or a combination of a coil and a permanent magnet. One coil or permanent magnet When used, it is also possible to implement magnetic nulls that exist in a particular direction.   For large scale applications, the magnetic field source is preferably a coil carrying a direct current.   The present invention uses a magnetic marker to mark the passage of the marker to the magnetic null. The relative movement between the applied magnetic field is used. This is a measure for the applied magnetic field. A magnetic field is generated by moving the car or while holding the marker in a fixed position. This is achieved by scanning on it. In general, the invention relates to (i) (magnetic At zero magnetic field (at null) and (ii) at a high, generally saturated magnetic field. The difference in the magnetic aspect of the car is used.Tags of the present invention   According to one aspect of the invention, a plurality of separate magnetically active elements in a linear array are provided. Provided are magnetic markers or tags characterized by having a sexual region. Another The magnetically active area is supported on a substrate such as paper or plastic material, for example. Or be supported by yourself. Alternatively, the magnetic element is manufactured in the article itself Can be incorporated into or on the article. This is, for example, Is a product, for example a retail item with a tag for inventory purposes, or Suitable if the is a ticket or security pass.   The above tags can be formed in a continuous strip with high magnetic permeability, The magnetic properties of the individual regions are changed permanently or temporarily. like this The process can begin at a selected region of the band having a high magnetic permeability, generally Processed to alter its magnetic properties by removing or reducing magnetic permeability Or positioned very close to high permeability magnetic material, e.g. High magnetic permeability with a magnetizable strip positioned above or adjacent to Strip of conductive material with selected areas magnetized. Relatively simple fruit In embodiments, each magnetically active region has the same magnetic properties, but in more complex embodiments, Each magnetically active region can have different magnetic properties, thereby making each one unique With unique magnetic identification and signature (appropriate reader Thus, a large number of tags having the same (if processed) can be assembled.   Since the present invention uses relative movement between the tag and the applied magnetic field, the tag reader The time domain of the output signal from the device and the gap between the magnetically active area of the tag and the magnetically active area It will be appreciated that there is a correspondence between the size in terms of the length between caps. This meaning , The active region and the gap between them are separated by the elements of the optical barcode ( Black bars or white gaps between adjacent bars). This The variability of the magnetic properties of the active region is used to create part of the tag's “identification”. Also use a linear space between adjacent magnetically active regions so that Can be. A vast number of tags, each with a unique identification, can be created in accordance with the present invention. It will be understood that   Although the tag is described as having a linear array of magnetically active regions, May actually have more than one such linear array. These are parallel to each other Or orthogonal to each other or in a desired geometric arrangement. like this Parallel and / or orthogonal arrays are preferred to simplify tag reading .   A suitable technique for manufacturing the tags of the present invention is to use conventional labels (ie, magnetic markers). Well known in manufacturing. Suitable magnetic materials are also well known and widely available Yes, preferably at least 10ThreeHighly permeable material with extrinsic relative permeability It is. The coercivity of the magnetic material depends on the intended use of the tag. Magnetic materials preferred Or in the form of long, thin strips or thin films, Avoid the effects. Suitable strip materials are, for example, Vacuum Schmelze (Va cuumschmeltze) (Germany), Allied Signal Corporation (Allied Sig) nal Corp. ) (USA), and easy from commercial suppliers like Unitika (Japan) Can be obtained. For retail security tag applications, IST ( (Belgium) is also suitable for use in the present invention in thin film materials manufactured in large quantities. .Detection / identification method   In addition to the tags defined above, the present invention detects the presence of a magnetic marker and And / or provide a variety of useful methods for identifying such markers. In many cases, these methods are intended to be used in connection with the tags of the present invention. However, this is not a prerequisite for the method of the present invention.   According to a second aspect of the present invention, a magnetic tag or marker in a predetermined interrogation zone Is provided, and the tag is, for example, data stored magnetically on the tag. To read the tag or to use the response of the tag to detect its presence, And / or has high magnetic permeability to determine its position within the inquiry zone Inquiry method includes sequentially exposing the tag to a magnetic field having a sufficient magnetic force. Saturates magnetic materials having high magnetic permeability, and (2) the magnetic properties defined herein Exposing to null.   Preferably, the magnetic null sweeps back and forth a predetermined area within the interrogation zone. The scanning frequency (ie, the sweep frequency of the magnetic null) is preferably relatively low, For example, it is 1-500 Hz. For convenience, the field pattern is (a) the magnetic null Exists in the plane, and (b) the saturation field occurs adjacent to said plane. Placed in   According to a third aspect of the present invention, the magnetic element within a predetermined interrogation zone A method is provided for determining the presence and / or position, wherein the magnetic element The method comprises the steps of: (1) providing a magnetic element in the inquiry zone; Magnetic field is sufficient to saturate all or part of the Magnetic field including a relatively small area of zero magnetic field (magnetic null) adjacent to an area Establishing a pattern, said relatively small area being passed by a magnetic element, or Or the area that can or should pass, and (2) the magnetic field Causing relative motion between the magnetic elements and the magnetic null Crossing at least a portion of the magnetic element in the manner of (3), Characterized by detecting the magnetic response provided by the magnetic element during movement Attached.   According to a fourth aspect of the present invention, identifying a magnetic element having predetermined magnetic properties A method of (1) locating at least a portion of a magnetic element Exposing the magnetic element to a first magnetic field sufficient to cause magnetic saturation ) Next, the magnetic element is exposed to zero magnetic field (ie, magnetic null) conditions, Occupies a relatively small volume and is adjacent to the first magnetic field; A relative movement between the magnetic element and the magnetic element causes the magnetic null to be in a predetermined state. (4) the relative movement of at least a portion of the magnetic element Characterized by the step of detecting the magnetic response caused by the magnetic element during Can be   In the identification method specified above, the magnetic element generates the necessary magnetic conditions. It advantageously traverses within the query zone that is created.   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a magnetic element having predetermined magnetic characteristics. Provide a way to identify The method is characterized by the following steps Things. (1) Put the magnetic element into the inquiry zone. In the inquiry zone In areas where there is sufficient magnetic field to saturate the magnetic element or a part thereof ( A magnetic field pattern including a relatively small area of zero magnetic field (magnetic null) adjacent to a saturation magnetic field) Has been established. (2) Moving the magnetic element through the saturation magnetic field Try to reach the null. (3) The magnetic null is a magnetic energy in a predetermined manner. Between the magnetic field and the magnetic element so as to cross at least a part of the element. Causes relative motion. (4) The resulting magnetic element during said relative movement The magnetic response of the robot.   The relative movement between the magnetic element and the magnetic field is advantageously marked above the magnetic element. It can be generated by sweeping an applied magnetic field. Instead, this relative Motion is created by applying an alternating magnetic field to a generally static magnetic field pattern. Can be   In carrying out the above method, a preferred embodiment of the magnetic element is an elongated one. Wherein the magnetic null is arranged to extend along a main axis of the magnetic element Or in the form of a thin film, where the magnetic nulls Either one that is arranged to extend in alignment with the axis of the degree is good.   The magnetic field or magnetic field pattern used in the method defined above is of opposite polarity. It can be established by two pairs of magnetic fields. This is one that carries DC Using more than one coil or using more than one permanent magnet Or by combining coils and magnets Become.   When using coils, arrange them so that they carry a substantially constant current. The magnetic null may be maintained at a fixed point. Instead, 1 One or more coils carry a current of varying magnitude at a predetermined period. And the position of the magnetic null vibrates in a predetermined manner. In this specification Describes this as a "flying null". One or more coils and permanent magnets A similar arrangement may be used to obtain flying nulls when No.   According to a further aspect of the present invention, a magnetic device characterized by the following steps: A method is provided for determining the presence and / or location of an element. (1) Magnetic field Is applied where the magnetic element is or is expected to be. This Magnetic field contains two opposing magnetic field components produced by a magnetic field source, which results in Intermediate position of the magnetic field source (this position is known or can be calculated ) To generate a null magnetic field (magnetic null). (2) The magnetic field and the magnetic energy A relative movement is generated with the element. (3) the resulting relative luck The magnetic response of a moving magnetic element is detected.   The relative motion between the magnetic field and the magnetic element is determined by the ratio superimposed on the DC field. This may be possible by applying an alternating magnetic field of relatively small amplitude. Generally, this Such an alternating magnetic field having a small amplitude is 10 Hz to 100 kHz, preferably 50 Hz. Has a frequency in the range of from 50 kHz to 50 kHz, most advantageously from 500 Hz to 5 kHz .   In some embodiments, the coil carries a substantially constant current and maintains a magnetic null at a fixed point. You. In another embodiment, the coil carries a current that varies in amplitude at a predetermined period. Therefore, the position of the magnetic null oscillates in a predetermined manner.   In the method according to the invention, the detection of the magnetic response of the magnetic element is performed by applying an applied AC Includes observations of field harmonics, which cause the magnetic element to The passing state causes a change in the magnetization state, which is generated.   As described above, this system has zero or very low frequency scan fields, And HF (high frequency) in the range of 50 Hz to 50 kHz. This is Consideration is given to the good penetration of many materials, including thin metal foils. You. In addition, international regulations recognize that high magnetic fields are transmitted at these low frequencies. Have been.   The preferred embodiment of the present invention utilizes low frequency inductive magnetic interrogation and is complex and expensive. Provide a multi-bit data tag system that does not require a tag.   According to another aspect of the present invention, the properties of the object, such as the price of the object and / or the The data indicating the properties of the composing products makes it possible to A method is provided for coding and / or labeling an object. Of this method The features are: A predetermined, specific to the thing and other things that share the nature of the goods that make up To provide a magnetic tag or marker having a magnetic zone in an arranged arrangement. this Magnetic tags or markers are susceptible to referrals by the applied magnetic field, and Indicates the magnetic properties of the marker, i.e. the properties of the object with the magnetic tag or marker Generates a response indicatingBasis of invention   Before describing further embodiments, a relatively simple embodiment will be described where appropriate. It will be helpful to quote and describe some basic aspects of the invention .   An important aspect of the present invention is that the The type of magnetic field that is generated. This magnetic field interrogates a very small spatial area. Can be The means for generating this magnetic field is hereinafter referred to as "into Logger ”. This introgator, in one simple form, is Consisting of pairs of identical coils closely spaced. This coil is The directions are opposite and they are connected so that the DC current passes. This allows the coil shaft , An opposite magnetic field is generated. Occurs in the middle of the coil along the axis. The level of current in the coil is two coils A large sample of highly permeable magnetic material located in the center of either It's like saturating. Very small amplitude AC currents are also Flow in the opposite direction through the The sum occurs in the middle between the coils. This involves a return to ground and the two coils This is easily possible by connecting a suitable current source to the junction. This AC current Is generally about 2 kHz, but this value is not The numbers are widespread. This AC current interacts with the magnetic tag and is detectable Result in a query field that yields a good response. Another effect of this AC current is that The position of the magnetic field, i.e., the magnetic null, is only slightly around the middle position along the coil axis. (This is better than some very large excursions) Wobble or oscillation).   In addition, additional low frequency AC current is applied to the coil to provide a low frequency scan field. (Which may be 0). The frequency of this scan field is Many periods of the relatively high frequency query field (when present) Must be low enough to occur when the airspace passes over the tag. No. In general, the frequency (ωa) Scan field frequency (ωb ) Is on the order of 100: 1, but has a detrimental effect on the operation of the invention. Can be varied over a fairly wide range without giving You will understand.   Place a tag containing one highly permeable magnetic material in a location where oscillation of the magnetic zero plane occurs. When passed along the coil axis through the area below the Will be completely saturated by the world. Next, when passing through the zero magnetic field area, It will be driven temporarily above the BH loop. Finally saturated again Will be. The area above where the magnetic material is "active" is the magnetic The area that is undergoing change is physically small, with the amplitude of the DC field, And the characteristics of the magnetic material. This area is easily large Can be less than 1 mm. The level of the alternating magnetic field is Harmonics of the AC signal, well below what is needed to saturate the Indicates that the tag enters the zero field region of the introgator field and changes Will occur when responding to the password. Tags span a narrow zero field Driven by the linear part of the BH loop, diverging only the fundamental query frequency Will interact. Therefore, the tag moves away from the zero magnetic field region Occasionally, it will again emit harmonic interrogation field frequencies. 0 field It is arranged to be more sensitive to the generated magnetic field, but Receiver coils that do not couple directly to the receiver will only receive such signals. The change over time of this signal as the tag passes along the coil axis causes a zero field The passage of both ends of the magnetic material through the area is clearly shown.   Because the interrogation zone can be very narrow, individual magnetic materials It can be distinguished from its neighbors that are separated by a distance. Naturally, this magnetic material , The tags are selected to suit the particular application for which they are intended. Suitable magnetic materials are Less than It is commercially available as described below.   Tags with multiple zones or multiple magnetic materials along the axis of the label If considered, as each zone or each magnetic material passes through the zero field region, It will be appreciated that its presence and location at both ends can be detected. that way, Use specific lengths and spacings of individual zones or individual magnetic materials to Representing a sequence becomes easy. Many different coding methods Possible and one efficient arrangement is that the data is Coding method used for optical barcodes, represented by width and width Is to use the same one.   The above system is used for uniaxial tags (eg, for anisotropic materials having a magnetic axis along their length). Wire or thin strip) physically moves through the coil assembly Scanning the single-axis tag at the time is considered. Between tags and query fields Relative movement of the tag can be performed by resting the field and moving the tag, or vice versa. Noh. If necessary, make this method self-scanning, for example with two DC drive currents. By modulating the introgator coil of the It is possible to query stationary tags by scanning an appropriate part. The magnitude of this oscillation Must be at least equal to the maximum dimension of the tag, preferably The need for accurate tag positioning in the query zone by increasing the size Must be avoided.   By using additional coils placed on two axes orthogonal to the original Tag with random orientation can be read by sequential field scan . This involves a great deal of complexity in the correlation of signals from three planes, but is available Due to the very high spatial resolution, many tags that exist simultaneously in a common query volume Can be read. This is useful for applications such as tagging everyday retail goods Very useful for examples, eg automatic price of shopping bags at the point of sale (POS) It will allow for a sum calculation. As such, the present invention provides a And calculate sales (with or without inventory-related data processing) Applicable to point-of-sale (POS) systems.   The size of a simple linear tag depends on the length of the individual elements, their spacing, and the required It depends on the number of required data bits. Vacuum Schmelze (Germany) and Arai "Rotating molten" alloy foil, available from suppliers such as DoSignal (US) The use of commercially available strips of highly permeable material allows The minimum length of each element is probably on the order of a few millimeters. That The reason is that the very high intrinsic magnetic permeability (generally 10Five) Rather than shape factors, It is superior to intrinsic magnetic permeability, and is not permeable for satisfactory operation when the length is short. That's enough.   For this reason, it is attractive to use very thin films of highly permeable magnetic material It is a target. If very thin (ideally less than 1 μm), high permeability is maintained So that the area is only 20mmTwoThe following small two-dimensional pieces (square, Can be cut into discs. By doing so, the available high Elements shorter than those possible for elements made from permeable foil Tags are possible. Suitable thin film materials are commercially available from IST (Belgium) .   This type of programming can be expanded to include retail security systems. Can also be used to prevent compound tags from triggering alarms (such alarms It is a false indication of theft and bothers retailers and buyers. is there). If different areas of the tag are biased at different static field levels Generate signals at different times as they pass through retail security systems Will be. This complicates the label signature in such systems. Will prevent the occurrence of alarms. In the present invention, such a reading system is used. It is possible to handle a time-shifted signal caused by a strong magnetic bias.   For tag coding above, physically separate magnetic elements It has been described as a basis. However, physically separating the elements is important Programming data into tags is not This is possible by breaking the high permeability of the subsequent magnetic element. This is for example By heating locally above the recrystallization temperature of the amorphous alloy, or It is possible by punching or working materials. More importantly, intermediate and Is the magnetic field stored in the adjacent bias element made of high coercivity magnetic material. Magnetically isolates regions of continuous elements of highly permeable material Noh Power. Such a composite tag can be biased using a suitable magnetic recording head. You can easily code by writing a magnetic pattern on the element. Necessary If the tag is erased (by degaussing in the AC field), Can be reprogrammed.   The above method also works on tags that store data in two dimensions Can be extended. This allows for more compact tags. Because very good As in a convenient format, tags consisting of an N x N array of thin film fragments have the same number of tags. The coding potential is much higher than a linear array of pieces. This The reason is that more unique fragment correlations that can be set in a given area are Because there is.Further examples   Using spatial magnetic scanning for position sensing   In addition to the query space for reading the data tags, the plane of the zero magnetic field is moved into space. This new technology (or moving an object through a surface) uses a small material with high magnetic permeability. Can be used to provide accurate location information about items.   Thus, according to another aspect, the present invention provides a method for determining the exact location of an object. (A) fixing a small piece of magnetic material having high magnetic permeability to an object; (B) a magnetic field source generated by a magnetic field source in an area where the object is located; A magnetic field containing two opposite magnetic field components that produces a null magnetic field at the middle position between (C) applying a low-amplitude and high-frequency query field to said region (D) moving the position of the null magnetic field back and forth in a predetermined moving range. (E) applying the magnetic field and the magnetic material as described above; Observing the magnetic interaction between the particles of the sample and (f) the magnetic interaction described above. And related to the applied magnetic field and small pieces of magnetic material described above. Calculating the position of the object from the magnetic parameters of the object. Provide a way to Conveniently, small pieces of highly permeable magnetic material In the form of a wire, wire or thin film.   This aspect of the invention relates to a method wherein the object whose position is to be measured is a surgical instrument, Of particular interest, for example, when it is a surgical probe or needle. This invention For example, the position of the surgical probe during the operation is accurately determined.   This technique allows accurate positioning of very small markers within a relatively limited volume. Ideally, this allows multiple markers to be resolved separately. This is also outpatient Low sensitivity to metallic objects.   Magnetic tags or markers are typically similar to those used in EAS tags 1 cm (more if desired) amorphous wire (non-corrosive, 90 mm long) (Less than cron)) or, with proper process development, Short length (eg, 1 cm) needle sputter coated with a thin layer of magnetic material Can be   0.1 mm resolution at the described marker when used around the patient's head Can be achieved. Some calibration measures were taken and other magnetic materials were used. Accuracy may approach this value, but for optimal performance, A close, hard but open structure is desirable. The magnetic field levels used are the Lower than would be caused by a kitchen door clamp, for example).   This technique requires, in particular, three-dimensional and high-accuracy probe positioning. It is applied to brain surgery which is essential. Therefore, a small magnetic marker according to the invention Can be used on such probes or needles. In this case, the primary The only advantage is that the signal from the marker only needs to be detected and resolved when appropriate. The resolution is determined by the position of the zero magnetic field plane, and the detected marker signal It is not determined by the signal-to-noise ratio of the signal. For this reason, the The number of workers is very low.   A single axis position sensor with a set of coils similar to the tag reading system described above Is achieved. This is a set of opposites that carry DC current to create a DC magnetic field gradient. Marker in a small area where the DC magnetic field is close to 0 Means for applying a relatively uniform low-level AC magnetic field to introduce Variable intensity and polarity to move the position of the surface around the volume to be queried Means for applying a relatively uniform DC magnetic field.   Anisotropic markers, i.e. those with a preferential magnetic axis, move the magnetic field along its length Decompose. Such markers are, for example, long and thin elements of magnetic material. Or by using a magnetic material having a lower aspect ratio. Proper processing of the area, for example, a generally rectangular patch of spin-fused magnetic material It can be obtained by annealing in the longitudinal direction. Single axis considered In the case of the position sensor, there are five degrees of freedom (x, y, z and two angles (centered on the axis). The rotation of the marker does not have any effect)). Three orthogonal complete sets of coils By performing three scans of a uniform DC magnetic field on each of the sets of You can get enough information. The first scan is without the magnetic field from the other set, The second scan is with a uniform DC magnetic field from one of the other sets and the third is These DC magnetic fields are used. This gives a total of 9 scans, which are Can be represented as in the table, where the magnetic field sources are identified as a, b and c Scans are numbered 1-9 (scan order is not important). The only information needed from each scan is the harmonic output from the marker in that scan It is the center position. Next, these nine DC magnetic field values are the xyz-theta -Can be converted to Phi coordinates. First, before the head is put into the coil, the system Can be used simply by holding the marker at the desired position, then When the head is placed on the coil, the marker can be moved until the same signal is obtained .   An order that has the advantage of requiring less time to scan the area of interest An alternative to the following query is to continue the magnetic field gradient to scan in all directions of interest. It is to rotate. This drives three sets of coils with an appropriate continuous waveform Can be achieved by For example, the coils in the x, y and z planes are: Current I given byx, IyAnd IzIf driven by Occurs.   Ix= Cosωat (Acosωbt-sin ωbt. sinωct)                                         −sin ωat. cosωct   Iy= Sin ωat (Acosωbt-sin ωbt. sinωct)                                         + Cosωat. cosωct   Iz= Asin ωbt + cosωbt. sinωct Where ωa= The total frequency of rotation of the applied magnetic field         ωb= Null scanning frequency         ωc= Inquiry frequency         A = amplitude ratio ωb: Ωc Typical (but not limiting) values of these parameters are as follows:         A = 10;         Frequency ratio ωa: Ωb= 1: 10; and         Frequency ratio ωb: Ωc= 1: 400Description of the drawings   The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.   FIG. 1 shows the basic elements of the tag reading system of the present invention.   FIG. 2 is a circuit diagram showing one mode for generating a desired magnetic field pattern in the arrangement of FIG. It is a road map.   FIG. 3 relates the magnetic response of the tag to its location in the reading system of FIG.   FIG. 4 shows where magnetic nulls occur in permanent magnets.   FIG. 5 utilizes coils and permanent magnets to generate a desired magnetic field pattern. 1 shows an embodiment of the present invention.   FIG. 6 utilizes a pair of permanent magnets to generate a desired magnetic field pattern. 1 shows an embodiment of the present invention.   FIG. 7 shows an annular array with coils to generate the desired magnetic field pattern. 1 shows an embodiment of the present invention utilizing a plurality of arranged permanent magnets.   FIG. 8 is a schematic circuit diagram of one embodiment of a tag introgator according to the present invention. is there.   FIG. 9 shows the selection of a tag according to the invention.   FIG. 10 illustrates an embodiment of the present invention as applied to a surgical procedure.   Referring to FIG. 1, a schematic arrangement is shown, where tag 1 has two coils Tx 1 and Tx2. The tags are of the type shown in FIG. That is, each magnetic alloy material having high magnetic permeability, for example, about 10FiveIntrinsic permeability of Magnetic, which is a vacuum schmerze 6025 spinning fusion ribbon with high modulus It is a simple linear tag with elements. In connection with the elements shown in FIG. The values given in this description for various parameters are given only for the sake of example. It has been obtained by the reader and represents one useful example. Be recognized. The units for these parameters are the overall size of the system and its intent. Inevitably changes according to the function being performed. Construct a separate magnetically active region of the tag The magnetic element has dimensions of 10 mm x 1 mm x 25 microns and the adjacent elements The spacing between the elements is 1 mm. The two coils are separated by about 20 cm , Each typically 0.56 mm wound into a 45 cm × 45 cm square shape 450 rotations of the copper wire. Each coil has a 6 ohm resistance and a 100 mH And a conductance. Each of the coils Tx1 and Tx2 is DCICarry Smaller exchange aboveiAre typically stackedIIs a 3A order , Stacked exchangesiIs on the order of 50 mA. Alternating currentiIs a relatively high frequency, The frequency is about 2 kHz.   In a system as described above, the alternating and direct currents in the two coils are magnetic fields Generate a pattern, where there is a point in the plane between them, parallel to the two coils ArrowxMagnetic null exists in the direction of. In FIG. 1, the x-coordinate and y-coordinate of this intermediate plane are shown. The markers are represented by lines 2 and 3, respectively.   The magnetic tag of the present inventionxGenerally defined between the center points of the two coils Is moved along the longitudinal axis to be passed through the two coils shown in FIG. If so, this is the field polarity reversal at the intermediate plane defined by coordinates 2 and 3. To experience. The change in polarity of the magnetic field is indicated by the bold arrows in FIG. As such, a DC current flows in one direction in the first coil and the opposite in the other coil. This is because it flows in the direction. In the intermediate plane, the direct current flowing through the first coil The generated magnetic field component is the magnetic field component generated by the direct current flowing through the other coil. Just offset.   As the tag moves through the center of the first coil, it becomes magnetically active. Experience a high magnetic field that is sufficient to saturate the When moving down, the magnetic material is shown by its hysteresis curve Affected by the decreasing magnetic field. In the vicinity of the magnetic null, the magnetic element of the tag The magnetization direction of the element is reversed.   The relatively high frequency AC i shown in FIG. 1 is applied to each of the coils Tx1 and Tx2. Are the same.   The alternating current can have a wide range of frequencies as described above, and in the arrangement of FIG. Is about 2 kHz. The effect of this relatively low amplitude AC is The intermediate plane defined by the markers 2, 3 is the length defined between the center points of the two coils This is to oscillate about a geometric center point along the hand axis. In other words The plane containing the magnetic null oscillates back and forth in a small spatial region at the alternating frequency. Wobble.   FIG. 2 shows a simple circuit for providing an opposite DC magnetic field combined with an AC magnetic field. You. Capacitor C1 is an inductor of coils Tx1 and Tx2 at AC drive frequency The coils are selected to resonate, each of these coils having a 6 ohm resistance and 1 It has an inductance of 00 millihenry. Typical values for C1 are 0. 1 μF. C2 is selected to act as a valid short circuit at the AC drive frequency. A typical value for this component is 22 μF. You. DC power supplies typically provide 30 volts at 3 amps, AC sources typically supply 2 volts.   AC is applied at a frequency of 2 kHz at rms.   FIG. 3 shows that the magnetization of a single magnetic element is between the coils Tx1 and Tx2 of FIG. How it changes with time at different locations within the magnetic field pattern specified in Show. For easy illustration, the oscillation of the surface containing the magnetic null is a thick double head And the center point between the limit surfaces 5 and 6 is represented by the dashed line 7 . At the right position in FIG. 3, the applied AC magnetic field is positive (H+) And negative (H-) And changes with time between the values shown in FIG. Graph of the applied AC magnetic field Below, the net magnetization of the magnetic element is shown on the left as position 1, position 2, etc. 5 showing how it changes over time at each of the five geometric locations There are two graphs. Surfaces 5 and 6 define the limits of the area where the reversal of the magnetic field polarity occurs I do. As a practical matter, the spacing between surfaces 5 and 6 is typically on the order of 1 mm. Yes, for a given magnetic material, this distance is dependent on the AC current in the coil and / or Can be optionally reduced or increased within a certain range by changing the amplitude of the DC current You.   The magnetic element always has a linear magnetic axis perpendicular to the planes 5, 6 and 7.   In position 1, the end of the magnetic element is adjacent to the surface 6, in this state Magnetic elements always experience a positive magnetic field and their net magnetization changes with time do not do. At position 2 the tip of the element reaches the intermediate plane 7. But magnetic Most of the gaseous material is still outside the critical plane 6. Therefore, the null surface is magnetic Can interact with only a portion of the gaseous material and, as a result, The net magnetization has a repeating pattern as shown, i.e., the portion of the straight positive value , After which it falls to zero and then rises to its original positive value, generally Has a sinusoidal arc.   At position 3, the magnetic material is positioned symmetrically with respect to the intermediate plane 7. here , The plot of net magnetization versus time has a frequency corresponding to the frequency of the applied AC magnetic field Including sine waves. At position 4, most of the magnetic elements always experience a negative magnetic field However, a small part of the element experiences polarity reversal, which A plot of such net magnetization versus time is obtained. Position 4 is actually the inverse of position 2 What is reflected in the relationship between the magnetization plots of these two locations is that The plot for 4 is actually a mirror image of the plot for position 2, but the curve You will see that the minutes have shifted in time.   Finally, at position 5, all tags experience a negative magnetic field, and No part experiences a reversal of field polarity. Therefore, the net magnetization changes with time Rather, it is a constant negative value as shown.   A tag containing such a magnetic element passes through the zero field region along the axis of the coil When it does, it will initially be completely saturated by the DC magnetic field. Next, the tag Are driven on the BH loop when passing through the zero magnetic field region. Finally it Will saturate again. The part over which the magnetic material moves is "active" That is, this part experiences a magnetic change, is physically small, and has a DC magnetic field amplitude. It is determined by the width, the amplitude of the AC magnetic field and the properties of the magnetic material. The size of this area Can easily be made smaller than 1 mm. The level of the alternating magnetic field is If the tag is well below the level required to saturate the material, the tag will 1) and 2), responding to the changing magnetic field, the tag causes the harmonics of the AC signal to change. Wave Will occur. When the tag straddles the narrow zero magnetic field area (position 3), the tag Driven on the linear part of the BH loop and diverging only the fundamental reference frequency And interact with. Next, when the tag exits the zero field region (from position 4 to 5), It will again generate harmonics of the interrogation field frequency.   A receiver (Rx) coil having sensitivity to a magnetic field generated in a zero magnetic field region. Tall, but not directly coupled to introgator (Tx) coil One will only receive these signals. Such a configuration has low mutual coupling Using separate Tx and Rx coils physically located to have Combines a single coil (having both Tx and Rx functions) with Tx and Rx Can be achieved by using it with appropriate filtering in the road. Can be. Changes in this signal due to the time the tag passes along the axis of the coil , 0 through the magnetic field region are clearly shown.   The result of such an interaction between the tag and the magnetic field it experiences is shown in FIG. Is done. Here, the region 4 where the magnetic null oscillates is shown in a reduced size. Represents the middle location of the tag at each of positions 1-5. (Second high of applied frequency The generation of harmonic signals by the tag (indicated by the harmonics) indicates that the tag In the zone defined by steps 6 and 7, ie the zone where the field reversal occurs. It is clear in. Due to the symmetry of the system, a single magnetic element Two peaks 8a and 8b will occur. This is because positions 2 and 4 Due to redundancy.   Referring now to FIG. 4, the line of force (ie, magnetic Is shown). The plane XY, which intersects the vertical axis of the bar-shaped magnet and is perpendicular to the paper surface, As a result, a magnetic null surface is formed. Therefore, they are arranged orthogonal to the null plane. The magnetic element having the sensitive magnetic axis can be in the path AB or the path CD. You will experience magnetic nulls as you cross over. Because of this, such magnetic Detect the presence of a tag or read information conveyed by such a tag To this end, a simple bar magnet can be used as part of the inquiry system.   Underlying the tag detection system by generating a second harmonic signal Can be. The tag is not just a single magnetic element, If a linear array is included, the second harmonic output from the tag will be twonPeak And each type is shown in FIG. 3b. Size of magnetic element If the magnetic properties are exactly the same, the peaks should have the same profile. And each peak defines the envelope of a certain area . Due to the space between the individual magnetic elements, two Will be affected. Just like this just mentioned It will be appreciated that the invention is not limited to the use of simple tags. Different Size and magnetic properties, and uneven space along the length of the magnetic tag Use of magnetic elements with Again, these patterns are characteristics of a given tag construction. Number, magnetic characteristics By changing the nature and position of a series of magnetic elements, And each of them has its own unique properties, and therefore FIGS. 1 to 3 That can produce unique signals when used in connection with other systems. It is possible to   Further, the invention is limited to observing the second harmonic of a given alternating frequency. It will be appreciated that this is not possible. This particular harmonic was selected for illustrative purposes. Have been. Because it has no (or very little) second harmonic content Since the generation of the transmission signal (Tx output) is relatively easy, the Tx signal and the tag response Can be distinguished sufficiently, and furthermore, this frequency is output from the tag. This is because it accounts for a relatively large proportion of the total of the obtained harmonic energies.   Referring next to FIG. 5, there is shown a schematic configuration of a simple tag reader according to the present invention. The reader comprises a permanent magnet 10 and a coil placed adjacent one face of the magnet. 11 is used. In this embodiment, the tag to be read is It may pass along path CD or path AB on the coil. Tags are those magnetic The axis must be oriented to align with the direction of tag movement. In FIG. As shown, the magnetic null plane is located at 12.   Referring now to FIG. 6, two permanent magnets whose magnetic axes are aligned and Is shown for use with a similar pole opposite to. With such a configuration, the null surface 13 And the required direction of tag movement is indicated by arrow 14. Again, the tag The magnetic axis must be aligned with the direction of movement. FIG. 7 shows that a magnetic null surface is generated. 1 shows a simple embodiment of a tag reader head using a plurality of permanent magnets. As shown Next, ten polymer-bonded ferrite magnets face inward facing similar And arranged in an annular array. As shown, a common transmit / receive coil L1 is placed in the ring of the magnet. The tag is located at the center of the magnet loop. Is read when passing through the surface.   Referring now to FIG. 8, there is shown one embodiment of a query system according to the present invention. You. This means that the single coil L1 can be connected to a transmitter ( Use to act as both a Tx) coil and a receiver (Rx) coil based on. The system uses the tag's secondary as a criterion for tag detection / identification. Use the harmonic output of Circuit components C1 and L2 are at frequency 2f To form a resonant trap to reduce this frequency signal at the Tx output to a very low level. C2 resonates with L1 at the frequency f, and the component C3 , C4, L1 and L3 form a filter for transmitting the signal at the transmitted frequency f. At frequency 2f, the required signal is passed from the tag while rejecting the signal.   The output from this circuit passes through a low-pass filter and is converted to analog-to-digital. To a digital signal processor (ADC). These components Components and especially the signal processor should be compatible with the intended use of the interrogation device. Will be composed. The nature of signal processing and the means by which it is achieved are all conventional Since this is the technique described above, it will not be further described here.   FIG. 9 shows a basic structure of a magnetic tape according to the present invention. FIG. 9a shows tag 1 00 and the tag 100 is a carrier medium (eg, of paper or plastic material). Linearity of body 101 and magnetically active regions 102, 103, 104, 105 and 106 And an array. Each magnetically active region (eg, vacuum schmerze 602) 5) is formed from a patch of highly permeable magnetic material, the magnetic axis of which is along the length of the tag. Align. The area of each patch is about 10mmTwoAnd adhered to the substrate 101 to be fixed. Is determined.   The size and magnetic properties of the patches 101 to 105 are the same and uniformly The paced gaps 110, 111 and 112 are all the same. However, one patch is missing at the position indicated by the dotted line at 113. The gap between patches 105 and 106 is large.   Tag 100 acts as a 6-bit tag coded as 111101 ( 0 is the area 113).   A functionally equivalent tag 120 is formed from a substrate 121, which is a magnetic element. 122 through 126 and has a “gap” 127. In this example And the magnetic element is high (eg, Vacuum Schmelze 6025). In the form of strips or wires of permeable magnetic material, typically about 5 m in length m, a width of 1 mm, and a thickness of about 15 microns.   FIG. 9 b shows an alternative configuration of the 6-bit laminate tag 130. This tag It is coded into 111101 as in FIG. 9a. Where the continuous layer Or highly permeable magnetic material (in the form of wire, strip, thin film or foil) The length of the material 131 and the substrate 133 sandwich the magnetic bias layer 132 between them. I do. The bias layer is magnetized in a predetermined area, which is 134, To generate magnetically active regions indicated by 135, 136, 137 and 138, Affects the overlying high permeability material. Region 139 is not active and therefore has a zero magnetic field. Make the world. When read by the inquiry system as shown in FIG. The outputs generated by 0 and 130 are shown in FIG. 9d.   A more complex tag is shown in FIG. 9c. Here, a series of parallel Linear arrays exist, which generate a 4 × 4 array, where the magnetically active Area is present (coded as "1") or not ("0 ").   FIG. 10 illustrates three sets of coils used in accordance with the present invention for a surgical application. Shows a general configuration. All three coils are arranged orthogonally to each other, A cavity is defined in which the patient's head 200 is located. obtain. The first set includes coils 201a and 201b, and the second set includes coils. The third set includes coils 203a and 203b. Including. In the figures, two surgical probes 204 and 205 are connected to the patient's skull. And is schematically illustrated. Each of the probes has at its end, for example It has magnetic tags 206 and 207 as described with reference to FIG. 9 above. The magnetic element of the tag contains information about its presence (rather than holding extended data). Relatively simple tags are preferred because they are only needed to provide information. High permeability It is sufficient for a single magnetic element of magnetic material to be placed at the tip of the probe. You. The coil operates in the manner described in detail above. According to the present invention, the probe Determine the positions of both ends with high precision, and perform various complicated procedures accurately and correctly. It can be implemented to minimize damage to the device.

【手続補正書】 【提出日】1997年12月2日 【補正内容】 請求の範囲 1.非線形的な磁気特性を有する磁気エレメントを照会する方法であって、(1 )磁気エレメントが位置するまたは位置すると予想される領域に磁界を印加し結 果としてここで規定する磁気ナルが前記領域で生じるステップと、(2)磁気エ レメントが磁気ナルを横切るようにまたはその逆となるように前記磁界と前記磁 気エレメントとの間に相対運動を生じさせるステップと、(3)前記相対運動中 の磁気エレメントの磁気応答を検出するステップとにより特徴付けられる、磁気 エレメントを照会する方法。 2.前記磁気ナルは、磁気エレメントまたはその一部を飽和させるのに十分な磁 界がある領域に近接することを特徴とする、請求項1に記載の方法。 3.(a)前記磁気ナルは面にあり、(b)前記飽和磁界は前記面に近接して発 生されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。 4.前記磁気ナルは前記領域の一部において前後に掃引するようにされることを 特徴とする、請求項1、2または3に記載の方法。 5.前記相対運動は、前記磁気エレメントが、必要な磁気的条件が発生される照 会ゾーンを横切るようにすることにより生じることを特徴とする、請求項1、2 、3または4に記載の方法。 6.前記相対運動は、印加された磁界を磁気エレメント上方で掃引することによ り発生することを特徴とする、請求項1、2、3または4に記載の方法。 7.前記磁気エレメントは一般に細長く、前記磁界の0磁界方向は前記相対運動 中前記磁気エレメントの主軸に沿い延在することを特徴とする、上記請求項のい ずれかに記載の方法。 8.前記磁気エレメントは薄膜またはホイル形状であり、前記磁界の0磁界方向 は前記相対運動中膜の磁気感度の軸に整列することを特徴とする、上記請求項の いずれかに記載の方法。 9.前記磁界は極性が反対である2つの磁界を前記領域に印加することにより確 立されることを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の方法。 10.前記2つの磁界の印加は、直流を搬送する1つ以上のコイルを使用するこ とにより行なわれることを特徴とする、請求項9に記載の方法。 11.前記磁界は1つ以上の永久磁石を使用することにより確立されることを特 徴とする、上記請求項のいずれかに記載の方法。 12.前記1つまたは複数のコイルは実質的に定電流を搬送することを特徴とす る、請求項10に記載の方法。 13.前記1つまたは複数のコイルは、予め定められたサイクルで大きさが変化 する電流を搬送するため、磁気ナルの位置は予め定められた態様で振動すること を特徴とする、請求項10に記載の方法。 14.前記1つまたは複数の永久磁石は、予め定められたサイクルに従い大きさ が変化する電流を搬送する1つまたは複数のコイルを伴うため、磁気ナルの位置 は予め定められた態様で振動することを特徴とする、請求項11に記載の方法。 15.前記相対運動は、交番磁界を前記磁界に印加することにより生じることを 特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の方法。 16.前記磁界と前記磁気エレメントとの間の相対運動は、DC磁界に重ね合わ された比較的低振幅の交番磁界を印加することにより生じることを特徴とする、 請求項15に記載の方法。 17.前記比較的低振幅の交番磁界は、10Hzから100kHzの範囲の周波 数を有することを特徴とする、請求項16に記載の方法。 18.前記磁気エレメントの磁気応答の検出は、印加されたAC磁界から磁気エ レメントにより、その磁化状態が磁気ナルを通過することにより変化するときに 発生する調波の観察を含むことを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の方 法。 19.物体の位置を判断する方法であって、(a)物体に磁気材料の小片を固定 するステップと、(b)前記物体が位置する領域に磁界を印加し結果としてここ で規定される磁気ナルが生じるステップと、(c)前記磁界と前記磁気材料との 間に、磁気材料が磁気ナルを横切るまたはその逆となるように相対運動を生じさ せるステップと、(d)前記印加された磁界と前記磁気材料との間の磁気相互作 用を観察するステップと、(f)前記磁気相互作用についての検討から、ならび に前記印加された磁界および前記磁気材料の小片に関する既知の磁気パラメータ から物体の位置を計算するステップとを含むことを特徴とする、物体の位置を判 断する方法。 20.磁界は、低振幅かつ高周波の照会磁界を前記領域に印加する結果として、 磁気材料を繰返し横切るようにされることを特徴とする、請求項19に記載の方 法。 21.磁界は3組の互いに直交する磁界源により発生し、次に各スキャンについ て磁気材料からの調波出力の中心の位置を計算することを特徴とする、請求項1 9または20に記載の方法。 22.3組の直交するコイルを連続して励起させて、予め定められた幅の制御さ れた掃引における対象となる体積をカバーする連続して回転する磁界方向を生じ させることを特徴とする、請求項21に記載の方法。 23.予め定められた物品の組における個々の物品を、物品の特徴を示すデータ 、たとえば物品の価格および/または物品を構成する商品の性質によりコーディ ングおよび/またはラベル付けする方法であって、その物品特有の、または例と して物品の価格および/または物品を構成する商品の性質といった特徴を共有す る物品およびその他のものに特有の、予め定められた配置の磁気ゾーンを有する 磁気タグまたはマーカを各物品に与えることを特徴とし、前記磁気タグまたはマ ーカは請求項1の方法に従う照会を受けやすく、タグまたはマーカの磁気特性を 示す、したがって磁気タグまたはマーカを有する物品の性質を示す応答を発生す る、個々の物品をコーディングおよび/またはラベル付けする方法。 24.請求項1の方法による照会を受けやすい磁気タグを各々が有する個々の物 品の集まりからのデータ(たとえば価格)を合計する方法であって、タグはタグ が取付けられる物品の具体的特徴(たとえば価格)を表わすデータを有し、物品 の集まりは、その集まりが請求項21または22でクレームされた方法を適用さ れる照会ゾーンを通して移動するようにされ、前記方法の間に受取った信号を処 理して個々のデータ値の必要な合計が発生されることを特徴とする、データを合 計する方法。 25.磁気タグを読取るための装置であって、装置はギャップの周りに円形のア レイで配置された複数の永久磁石を含み、読取られるタグはギャップを通過する ことができ、前記永久磁石の極は、各磁石の一方の極性(たとえば北)の極が円 形のアレイの内側に位置決めされかつ反対の極性(たとえば南)の極が円形のア レイの外側に位置決めされるように配置され、コイルが前記永久磁石に近接して 前記円形のアレイと同軸で配置される、磁気タグを読取るための装置。 26.前記永久磁石はポリマー結合フェライト磁石である、請求項25に記載の 装置。 27.磁気的にコーディングされたタグを照会するための装置であって、装置は 周波数2fの信号ソースと電気出力を与えるための出力手段とを含む電気回路に より特徴付けられ、前記ソースは前記出力手段に、(i)前記ソース信号の周波 数を2分の1にするための手段と、(ii)周波数2fの信号を拒絶するように実 質的に配置された第1のフィルタ手段と、(iii)周波数fのエネルギに同調さ れ、磁気的にコーディングされたタグに向けてエネルギを放射するようにされた トランスミッタコイルと、受取ったエネルギに応答してタグにより放射されるエ ネルギを受取るためのレシーバコイル(前記トランスミッタコイルと同じコイル でもよい)とを含み、上記磁気的にコーディングされたタグが前記トランスミッ タコイルにより放射されたエネルギにより影響を受けるように配置された同調回 路手段と、(iv)周波数fのエネルギを拒絶し周波数2fのエネルギを通過させ るように実質的に配置された第2のフィルタ手段とにより結合され、前記出力手 段は前記第2のフィルタ手段の出力の振幅および前記第2のフィルタ手段のソー スと出力との間の位相差の関数である出力を与えるように配置される、磁気的に コーディングされたタグを照会するための装置。 28.磁気マーカまたはタグであって、1つ以上の線形アレイに配置された複数 の別個の磁気的に活性な領域を有する基板により特徴付けられ、磁気的に活性な 領域は、その(または個々の)線形アレイ内で整列する磁化の優先的軸を有する 薄膜または回転溶融材料からなる、磁気マーカまたはタグ。 29.磁気的に活性な領域または前記磁気的に活性な領域間のスペースまたは双 方は非均一的であることを特徴とする、請求項28に記載のタグ。 30.前記別個の磁気的に活性な領域は、磁化されて前記磁気的に活性な領域間 にスペースを発生させる磁化可能な材料の別個の領域の連続領域から形成される ことを特徴とする、請求項28または29に記載のタグ。[Procedure amendment] [Submission date] December 2, 1997 [Content of amendment] Claims 1. A method for querying a magnetic element having non-linear magnetic properties, comprising: (1) applying a magnetic field to a region where the magnetic element is located or expected to be located, resulting in a magnetic null defined in said region. (2) causing relative motion between the magnetic field and the magnetic element such that the magnetic element crosses a magnetic null or vice versa; and (3) the magnetic element during the relative motion. Detecting the magnetic response of the magnetic element. 2. The method of claim 1, wherein the magnetic null is near an area where there is sufficient magnetic field to saturate a magnetic element or a portion thereof. 3. 3. The method of claim 2, wherein (a) the magnetic null is in a plane, and (b) the saturation field is generated proximate to the plane. 4. The method according to claim 1, wherein the magnetic null is caused to sweep back and forth in a part of the area. 5. Method according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the relative movement is caused by causing the magnetic element to cross an interrogation zone where the required magnetic conditions are generated. 6. Method according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the relative movement is generated by sweeping an applied magnetic field over a magnetic element. 7. A method according to any of the preceding claims, wherein the magnetic element is generally elongated and the zero field direction of the magnetic field extends along the main axis of the magnetic element during the relative movement. 8. A method according to any of the preceding claims, characterized in that the magnetic element is in the form of a thin film or foil, and the zero field direction of the magnetic field is aligned with the axis of magnetic sensitivity of the relative motion media. 9. Method according to any of the preceding claims, characterized in that the magnetic field is established by applying two magnetic fields of opposite polarity to the area. 10. 10. The method of claim 9, wherein the application of the two magnetic fields is performed by using one or more coils that carry a direct current. 11. Method according to any of the preceding claims, wherein the magnetic field is established by using one or more permanent magnets. 12. The method of claim 10, wherein the one or more coils carry a substantially constant current. 13. 11. The method of claim 10, wherein the one or more coils carry a current that varies in magnitude in a predetermined cycle, so that the position of the magnetic null oscillates in a predetermined manner. the method of. 14. Since the one or more permanent magnets involve one or more coils that carry a current that varies in magnitude according to a predetermined cycle, the position of the magnetic null may oscillate in a predetermined manner. The method of claim 11, wherein the method is characterized by: 15. A method according to any of the preceding claims, wherein the relative movement is caused by applying an alternating magnetic field to the magnetic field. 16. 16. The method of claim 15, wherein the relative motion between the magnetic field and the magnetic element is caused by applying a relatively low amplitude alternating magnetic field superimposed on a DC magnetic field. 17. 17. The method of claim 16, wherein the relatively low amplitude alternating magnetic field has a frequency in a range from 10 Hz to 100 kHz. 18. Detecting a magnetic response of the magnetic element includes observing a harmonic generated when the magnetization state of the magnetic element changes by passing through a magnetic null from the applied AC magnetic field. A method according to any of the claims. 19. A method for determining the position of an object, comprising: (a) fixing a small piece of magnetic material to the object; and (b) applying a magnetic field to an area where the object is located, resulting in a magnetic null defined herein. (C) causing a relative movement between the magnetic field and the magnetic material such that the magnetic material crosses a magnetic null or vice versa; and (d) the applied magnetic field and the magnetic material Observing the magnetic interaction with the magnetic material; and (f) calculating the position of the object from the consideration of the magnetic interaction and from the applied magnetic field and known magnetic parameters for the small pieces of the magnetic material. Determining the position of the object. 20. 20. The method of claim 19, wherein the magnetic field is caused to repeatedly traverse a magnetic material as a result of applying a low amplitude, high frequency interrogating magnetic field to the region. 21. 21. A method as claimed in claim 19 or claim 20, wherein the magnetic field is generated by three sets of mutually orthogonal magnetic field sources, and then calculating the location of the center of the harmonic output from the magnetic material for each scan. 22.3 continuously exciting three sets of orthogonal coils to produce a continuously rotating magnetic field direction covering a volume of interest in a controlled sweep of a predetermined width; A method according to claim 21. 23. A method of coding and / or labeling individual articles in a predetermined set of articles according to data indicating the characteristics of the articles, for example, the price of the articles and / or the nature of the commodities making up the articles, wherein A magnetic tag or marker having a predetermined arrangement of magnetic zones specific to articles and others that share characteristics such as, for example, the price of the articles and / or the nature of the goods that make up the articles. Wherein the magnetic tag or marker is susceptible to an inquiry according to the method of claim 1 and generates a response indicative of the magnetic properties of the tag or marker, and thus indicative of the nature of the article having the magnetic tag or marker. A method of coding and / or labeling an article of matter. 24. 2. A method for summing data (e.g., price) from a collection of individual articles each having a magnetic tag susceptible to inquiries according to the method of claim 1, wherein the tags are specific features of the article to which the tag is attached (e.g., price) ), The collection of articles being adapted to travel through an inquiry zone to which the collection applies the method claimed in claim 21 or 22 , and to process signals received during said method. Summing the individual data values to produce the required sum. 25. An apparatus for reading a magnetic tag, the apparatus comprising a plurality of permanent magnets arranged in a circular array around a gap, wherein the tag to be read is able to pass through the gap, wherein the poles of the permanent magnet are: The magnet is arranged such that one polarity (eg, north) pole of each magnet is positioned inside the circular array and the opposite polarity (eg, south) pole is positioned outside the circular array, and the coil is An apparatus for reading a magnetic tag, arranged coaxially with said circular array in proximity to a magnet. 26. 26. The device of claim 25, wherein said permanent magnet is a polymer bonded ferrite magnet. 27. Apparatus for interrogating magnetically coded tags, characterized in that the apparatus is characterized by an electric circuit comprising a signal source of frequency 2f and output means for providing an electric output, said source being connected to said output means. (I) means for halving the frequency of the source signal, (ii) first filter means substantially arranged to reject signals of frequency 2f, and (iii) frequency a transmitter coil tuned to the energy of f and radiating energy toward the magnetically coded tag, and a receiver coil for receiving energy radiated by the tag in response to the received energy (see above). The same coil as the transmitter coil), and the magnetically coded tag is radiated by the transmitter coil. Coupled by tuning circuit means arranged to be affected by the lugi and (iv) second filter means arranged substantially to reject energy at frequency f and pass energy at frequency 2f; The output means is magnetically coded, arranged to provide an output that is a function of the amplitude of the output of the second filter means and the phase difference between the source and the output of the second filter means. A device for querying tags. 28. A magnetic marker or tag characterized by a substrate having a plurality of discrete magnetically active regions arranged in one or more linear arrays, the magnetically active regions being the (or individual) magnetically active regions. A magnetic marker or tag consisting of a thin film or spin-melted material with a preferred axis of magnetization aligned in a linear array. 29. 29. The tag of claim 28, wherein the magnetically active areas and / or spaces between the magnetically active areas are non-uniform. 30. The discrete magnetically active region is formed from a continuous region of discrete regions of magnetizable material that is magnetized to create a space between the magnetically active regions. The tag according to 28 or 29.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G06K 19/06 G06K 19/00 E (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),AM,AT,AU,BB,BG,BR,B Y,CA,CH,CN,CZ,DE,DK,EE,ES ,FI,GB,GE,HU,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LK,LR,LT,LU,LV,MD,M G,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO ,RU,SD,SE,SI,SK,TJ,TT,UA, US,UZ,VN──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI G06K 19/06 G06K 19/00 E (81) Designated country EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG) , AP (KE, LS, MW, SD, SZ, UG), AM, AT, AU, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, HU, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LK, LR, LT, LU, LV, MD, MG, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, R O, RU, SD, SE, SI, SK, TJ, TT, UA, US, UZ, VN

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.複数の別個の磁気活性領域を線形アレイに保持することを特徴とする、磁気 マーカーまたはタグ。[Claims] 1. Magnetic, characterized in that it holds a plurality of separate magnetically active regions in a linear array Marker or tag.
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